Novo material nanoestruturado capta água do ar de modo passivo

Descoberta acidental de materiais nanoestruturados permite extração de água sem energia externa e promete revolucionar a forma de recolher á...

Descoberta acidental de materiais nanoestruturados permite extração de água sem energia externa e promete revolucionar a forma de recolher água do ar em regiões áridas.

Uma descoberta surpreendente e totalmente acidental em um laboratório de Engenharia Química da Universidade da Pensilvânia revelou uma nova classe de materiais nanoestruturados capazes de extrair água do ar, retê-la em poros e liberá-la em superfícies sem necessidade de energia externa. Esta inovação promete revolucionar a forma como coletamos água em regiões áridas e como resfriamos dispositivos eletrônicos ou edifícios através da evaporação.

🔬 O mais fascinante desta descoberta é que ela ocorreu por puro acaso. O professor Daeyeon Lee e sua equipe estavam trabalhando em um projeto completamente diferente quando notaram algo inusitado.

"Nem sequer estávamos tentando coletar água. Estávamos trabalhando em outro projeto testando a combinação de nanoporos hidrófilos e polímeros hidrófobos quando Bharath Venkatesh, um antigo estudante de doutoramento no nosso laboratório, observou o aparecimento de gotículas de água num material que estávamos testando. Não fazia sentido. Foi aí que começámos a questionar", contou Daeyeon Lee, professor de engenharia química e molecular na Universidade da Pensilvânia.

🧪 Essas perguntas levaram os cientistas a um estudo aprofundado de um novo tipo de material nanoporoso anfifílico: um que combina componentes hidrófilos (que atraem água) e hidrófobos (que repelem água) numa estrutura nanométrica única. O resultado é um material que capta a humidade do ar e, ao mesmo tempo, a expele sob a forma de gotículas.

Esboço da formação macroscópica de gotas d’água sobre as PINFs nanoporosas anfifílicas.

Crédito: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adu8349

⚗️ Como funciona este material revolucionário?

Quando a água condensa nas superfícies, é geralmente necessária uma descida de temperatura ou níveis de humidade muito elevados. Os métodos convencionais de recolha de água baseiam-se nestes princípios e geralmente requerem a entrada de energia para arrefecer as superfícies ou a formação de neblina densa para recolher água passivamente em ambientes húmidos.

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O sistema desenvolvido por Lee e sua equipe funciona de forma diferente. Em vez de arrefecer, o material depende da condensação capilar, um processo no qual o vapor de água condensa dentro de pequenos poros, mesmo a baixa humidade. A verdadeira inovação está no fato de que a água não fica retida dentro dos poros, como acontece frequentemente com este tipo de material.

“Em materiais nanoporosos típicos, uma vez que a água entra nos poros, ela permanece lá. Mas em nosso material, a água se move, primeiro condensando dentro dos poros, depois emergindo na superfície como gotículas. Isso nunca foi visto antes em um sistema como este, e no início duvidamos de nossas observações.” – Amish Patel, professor de Engenharia Química e Biomolecular 

🔎 Um material que desafia a física

Antes de compreenderem o que estava ocorrendo, os investigadores pensavam que a água simplesmente se condensava na superfície do material devido a um artefato da sua configuração experimental, como um gradiente de temperatura no laboratório. Para descartar isso, aumentaram a espessura do material para ver se alterava a quantidade de água acumulada à superfície. Surpreendentemente, a quantidade total de água acumulada aumentou à medida que a espessura aumentou, demonstrando que as gotas de água formadas à superfície vieram do interior do material.

💡 Os cientistas criaram um material com o equilíbrio perfeito de nanopartículas que atraem água e plástico repelente de água (polietileno) para criar uma película de nanopartículas com esta propriedade especial. “Encontrámos a solução ideal”, garantiu Lee. As gotículas estão ligadas a reservatórios ocultos nos poros abaixo. Estes reservatórios são continuamente reabastecidos com vapor de água do ar, criando um ciclo de feedback graças a este equilíbrio perfeito entre materiais hidrorrepelentes e hidroatrativos.

🌍 Aplicações futuras

Feitos de polímeros e nanopartículas comuns utilizando métodos de fabrico escaláveis, estas películas podem ser integradas em dispositivos passivos de recolha de água para regiões áridas, superfícies para arrefecimento de dispositivos eletrónicos ou revestimentos inteligentes que respondem à humidade ambiente. Os pesquisadores esperam que esta descoberta leve a tecnologias que ofereçam água limpa em climas secos ou métodos de resfriamento mais sustentáveis usando apenas o vapor de água já presente no ar.

📚 Referências

KIM, B. Q. et al. Amphiphilic nanopores that condense undersaturated water vapor and exude water droplets. Science Advances, v. 11, n. 21, 2025. DOI: 10.1126/sciadv.adu8349.

AGÊNCIA LUSA. Novo material descoberto por acidente pode captar água do ar de forma passiva. DNoticias.pt, 23 mai. 2025. Disponível em: https://www.dnoticias.pt/2025/5/23/450038-novo-material-descoberto-por-acidente-pode-captar-agua-do-ar-de-forma-passiva/. Acesso em: 25 mai. 2025.

UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA. An accidentally discovered class of nanostructured materials can passively harvest water from air. Phys.org, 21 mai. 2025. Disponível em: https://phys.org/news/2025-05-accidentally-class-nanostructured-materials-passively.html. Acesso em: 25 mai. 2025.

UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA. Engineers discover a new class of materials that passively harvest water from air. ScienceDaily, 21 mai. 2025. Disponível em: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250521161126.htm. Acesso em: 25 mai. 2025.

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