Como cientistas e supercomputadores podem tornar potável a água dos oceanos

Remover o sal da água do mar é um enorme desafio. Pesquisadores podem ter encontrado a resposta, mas isso exigirá uma grande capacidade de processamento.

O CIENTISTA Aleksandr Noy tem grandes planos para uma ferramenta muito pequena. Ele trabalha como cientista de pesquisas sênior no Laboratório Nacional Lawrence Livermore e dedicou uma parte significativa de sua carreira ao aperfeiçoamento da alquimia líquida conhecida como dessalinização: a remoção do sal da água do mar. Sua especialidade é o nanotubo de carbono. Em 2006, Noy teve a audácia de abraçar uma teoria radical: de que talvez os nanotubos, cilindros tão pequenos que podem ser vistos somente com um microscópio eletrônico, pudessem servir como filtros de dessalinização. Isso dependeria apenas da amplitude dos tubos. A abertura precisava ser grande o suficiente para permitir que as moléculas de água fluíssem, mas pequenas o suficiente para bloquear as partículas de sal maiores que tornam a água do mar imprópria para consumo. Ao juntar uma quantidade suficiente de nanotubos, você possivelmente terá a máquina mais eficiente do mundo para produção de água limpa.

Como os nanotubos de carbono podem ser tão minúsculos?

A maioria de seus colegas no laboratório descartou a ideia, tratando-a como ficção científica. “Era difícil imaginar água atravessando tubos tão pequenos”, disse Noy. Mas se a teoria dos nanotubos estiver correta, os benefícios serão incalculáveis. Muitas regiões do mundo sofrem com a falta de água potável atualmente: 1,2 bilhão de pessoas, cerca de um sexto da população mundial, vivendo em áreas com escassez de água. A dessalinização pode ajudar, mas a infraestrutura de hoje exige enormes quantidades de energia (e, portanto, dinheiro) para aquecer a água do mar ou pressionar sua passagem por filtros complexos. Se os filtros de nanotubos funcionassem, os problemas de água do mundo poderiam ser reduzidos.

Aleksandr Noy

Aleksandr Noy | Cientista de pesquisas sênior no Laboratório Nacional Lawrence Livermore

A equipe de Noy criou um experimento de filtragem simples e o deixou funcionar durante a noite. Na manhã seguinte, dois assistentes notaram uma poça no chão do laboratório. A água tinha escapado pelos nanotubos com tanta rapidez que o pequeno reservatório que continha o líquido transbordou. Os pesquisadores confirmariam mais tarde que a taxa de fluxo de água através dos nanotubos de carbono é seis vezes maior que a dos filtros usados nas estações de dessalinização atuais.

Essa poça pode ter sido pequena, mas foi uma das maiores descobertas da carreira de Noy. “O experimento foi animador”, lembra ele, “porque ninguém sabia o que esperar”. Agora que todo mundo sabe, permanece o enorme desafio, que pode ser superado com poder de computação maior.

Felizmente, os cientistas estão prestes a realizar um avanço chamado computação exascale, que, no caso do Google, provavelmente virá de um monte de máquinas conectadas à nuvem (em inglês). A exascale fará com que os supercomputadores mais poderosos da atualidade pareçam pequenos. Esse tipo de capacidade de processamento extremo será um grande recurso para os pesquisadores descobrirem como fazer os nanotubos funcionarem como filtros de água de grande escala. Esses tubos, e os bilhões de moléculas que fluem através deles, são muito pequenos para serem estudados em detalhes, e testar fisicamente variações diferentes é difícil e demorado. A modelagem computacional em exascale colocará esses tubos minúsculos em um foco mais nítido, o que acelerará drasticamente a pesquisa de dessalinização por meio de nanotubos. Na verdade, a tecnologia ajudará a solucionar muitos dos problemas ambientais mais difíceis da atualidade.

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