Não importa onde você esteja no mundo, o Professor Karl Linden quer que você seja capaz de ligar uma torneira e receber água potável. É uma necessidade básica, mas vital, que ainda está faltando em grandes áreas dos EUA e países de baixa e média renda.
As pessoas merecem tecnologia confiável e confiável quando se trata de algo tão essencial quanto a água, disse Linden, o Professor de Desenvolvimento Sustentável da Boulder. "Os recursos hídricos estão ficando mais escassos e precisamos pensar na próxima geração de opções de tratamento eficientes e acessíveis."
A Organização Mundial da Saúde estima que cerca de 785 milhões de pessoas não têm acesso até mesmo à filtragem básica de água potável, deixando-as vulneráveis a patógenos como cólera e disenteria. Espera-se que o problema cresça nas próximas décadas devido ao crescimento populacional e ao aumento do estresse na disponibilidade de água.
A tecnologia de tratamento, entretanto, não mudou muito em mais de um século. Filtragem à base de areia ou carbono e produtos químicos desinfetantes são comumente empregados tanto em instalações municipais quanto na vida cotidiana, desde filtros britânicos domésticos até comprimidos de cloro. Ambos os métodos têm suas limitações, no entanto: a filtragem é cara para entregar às comunidades rurais em escala e os produtos químicos podem adicionar um sabor desagradável.
Karl Linden olha para uma cultura bacteriana em seu laboratório. Karl Linden inspeciona equipamentos para desinfetar água potávelTop: Karl Linden (à esquerda) inspeciona uma cultura bacteriana com a estudante de pós-graduação Tara Randall e o associado de pesquisa de pós-doutorado Ben Ma em seu laboratório; fundo: Linden e Randall verificam ferramentas para desinfetar água potável. (Créditos: Casey Cass)
Linden, membro do Departamento de Engenharia Civil, Ambiental e Arquitetônica que pesquisa o tratamento da água há décadas, está focada em uma solução diferente: a desinfecção ultravioleta. Os raios UV podem eliminar patógenos nocivos como E. coli e Giardia em uma escala de segundos em comparação com minutos, sem efeitos colaterais prejudiciais. E embora não seja uma ideia nova — grandes cidades como Nova York já usam UV em seus utilitários — é uma que tem sido historicamente difícil de reduzir ao nível de consumo individual.
"O UV existe há décadas e é usado no tratamento de água municipal e industrial em todo o mundo, mas seu potencial para mais inovação e aplicação foi desacelerado devido ao uso de lâmpadas perigosas e volumosas de vapor de mercúrio", disse Linden. "Mas estamos interessados em novas fontes UV com arquiteturas únicas que nos permitirão avançar nesta tecnologia promissora."
Água rural
Nos últimos anos, Linden e seus colegas concentraram pesquisas sobre diodos emissores de luz UV, que são menores (milímetros de largura), mais ágeis e mais duráveis. Os LEDs UV podem ser manipulados em paralelo, com diodos de comprimento de onda múltiplos para permitir uma série de aplicações simplificadas.
Outro benefício: os LEDs UV são "instantâneos" e não exigem nenhum tempo de aquecimento antes de iniciarem a zapping contaminantes, permitindo que os usuários economizem dinheiro apenas executando os dispositivos quando necessário. A água retirada de um poço, por exemplo, seria potável imediatamente após um tratamento UV rápido sem o gosto de cloro.
Linden e seus alunos concluíram recentemente um estudo de um ano em Jamestown, Colorado, comparando a desinfecção de LED UV com o tratamento de cloro estabelecido na cidade. Eles descobriram que para uma cidade de cerca de 500 pessoas sem uma grande planta de água, a tecnologia UV forneceu capacidades de desinfecção igualmente eficazes sem os produtos químicos adicionados. A nova tecnologia custa apenas alguns dólares por mês em eletricidade e pode funcionar diretamente fora da energia solar.
"Sistemas rurais de pequena escala são um lugar natural para começar com isso", disse Linden. "Eles têm a maioria das violações à saúde porque normalmente não têm engenheiros e equipe dedicada de tratamento de água. Eles podem estar confiando em um sistema que nem sempre está funcionando corretamente. Então, sentimos que essa tecnologia é uma ótima solução porque pode ser operada remotamente, de forma autônoma e alimentada por energia solar para reduzir o saque de energia."
No início deste ano, Linden ganhou o Prêmio Dr. Pankaj Parekh Research Innovation award da Water Research Foundation por suas conquistas no avanço da ciência da água.
Tratamento que dura
Nos próximos anos, os próximos passos podem envolver a integração de LEDs UV diretamente em infraestrutura. Linden prevê torneiras com os diodos embutidos nas torneiras, ativando instantaneamente quando você liga a água. Seu grupo de laboratório começou a procurar maneiras de construir diodos em tubos para criar uma rede de pontos desinfetantes em todo o sistema, mitigando o crescimento de biofilmes em ambientes de alto risco como hospitais.
"Realmente sentimos que essa tecnologia é sustentável e pronta para revolucionar esse campo", disse Linden. "Queremos trabalhar diretamente com mais gestores de água para pensar nessas melhorias, experimentar coisas novas e fazer a ponte final da pesquisa para as aplicações práticas."
Em todo o país, o impulso em torno do assunto está aumentando. Neste outono, o Departamento de Energia dos EUA anunciou a criação do Centro de Dessalinização energia-água de US$ 100 milhões, uma parceria interdisciplinar que se concentrará em pesquisa e desenvolvimento em estágio inicial para tratamento de água econômico e econômico. O esforço será liderado pela Aliança Nacional para a Inovação da Água, da qual a Boulder é um parceiro acadêmico fundador.
Linden, que liderará os esforços da Boulder sob o Hub, diz que o prestigioso prêmio ressalta um interesse renovado em abordar a segurança hídrica, que sempre foi seu chamado.
"Sinto que estou em uma missão para empurrar a sociedade para a próxima geração de abordagens de tratamento", disse ele. "Algumas inovações já tomaram conta e ganharam força. Mas tivemos tantos avanços na sociedade e na tecnologia, como sensoriamento remoto, análise de dados e monitoramento em tempo real que ainda não aproveitamos ao máximo para a segurança hídrica."
Linden também é o principal pesquisador do Centro Mortenson de Engenharia Global da Boulder no projeto de 5 anos, 15,3 milhões de dólares, Sustainable WASH Systems Learning Partnership, que se concentra em manter a implementação bem-sucedida de sistemas de água por organizações como a USAID a longo prazo.
"Em muitos países com baixos recursos, vemos uma bomba ou sistema de água ser colocado e o tratamento é configurado e funciona por um tempo, mas eventualmente ele quebra e o progresso é perdido", disse Linden. "Então, por que isso, e o que pode ser feito sobre isso? É aí que precisamos pensar de forma mais holística sobre o sistema que está disponível para apoiar serviços de água sustentáveis de longo prazo, e tecnologia aprimorada, integrada e inovadora, como o que estamos trabalhando no Centro Mortenson, é um aspecto da solução."
O objetivo final? Trazendo soluções de água para a vida cotidiana perfeitamente em todo o mundo.
"Você liga a torneira e a água sai e ela já foi tratada e nem precisa pensar nisso", disse ele. "Esse é o Santo Graal."
