BR112021002648A2 - sistema de captação de umidade atmosférica, e, métodos de captação de água atmosférica e de captação de água a partir do ar circundante. - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CAPTAÇÃO DE UMIDADE ATMOSFÉRICA, E,MÉTODOS DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA ATMOSFÉRICA E DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA A PARTIR DO AR CIRCUNDANTE. São aqui providos sistemas de captação de umidade atmosférica que incluem dois leitos com material de captura de água, tal como uma estrutura de metal orgânico (MOF), um aquecedor, dois ventiladores, e um condensador tendo dois lados, operativamente configurados em modos de adsorção e de dessorção, em que os leitos de MOF são intercambiáveis para ciclar entre os modos de dessorção e de adsorção de água. Os sistemas podem incluir adicionalmente um painel fotovoltaico que energiza os ventiladores e o condensador.

Description

1 / 36 SISTEMA DE CAPTAÇÃO DE UMIDADE ATMOSFÉRICA, E,

MÉTODOS DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA ATMOSFÉRICA E DE

CAPTAÇÃO DE ÁGUA A PARTIR DO AR CIRCUNDANTE Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

[001] Este pedido reivindica a prioridade ao Pedido de Patente Provisório US 62/718.895, depositado em 14 de agosto de 2019, que é aqui incorporado pela referência em sua íntegra. Campo Técnico

[002] A presente descrição, no geral, se refere à captação de água e, mais especificamente, a sistemas e a métodos para a captação de água usando duas unidades de sorção de umidade que operam em parceria para converter o ar circundante em água líquida. Fundamentos da Invenção

[003] Estima-se que a escassez de água piorará à medida que a população global continue a crescer e a temperatura média da Terra continue subindo, levando a desafios substanciais no acesso aos recursos hídricos e serviços hídricos associados em 20251. Durante os últimos anos, diversas estruturas conceituais e de ação foram implementadas, priorizando a política proativa (por exemplo, expansão de instalações, novas políticas de precificação de água) e o desenvolvimento de tecnologias inovadoras (por exemplo, dessalinização, captação de água a partir da neblina) para lidar com a crise hídirica2-5. Entretanto, tecnologias de produção de água confiáveis ainda estão sendo desenvolvidas e implementadas, especialmente para as regiões secas, para abordar a futura escassez de água.

[004] As tecnologias atuais para condensar a água a partir do ar úmido5-8 e da neblina2-4 exigem tanto a frequente ocorrência de 100% de umidade relativa (RH) quanto uma grande entrada de energia, o que dificulta suas aplicações na maioria dos locais, e impede o uso em ambientes desérticos9.

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[005] Um captador de umidade atmosférica passiva com base em MOF que contém um sorvente MOF-801 foi desenvolvido10. Este dispositivo completamente passivo (isto é, sem entrada de energia exigida) pode produzir a água líquida na ordem de 0,1 litro por quilograma de sorvente por dia.

[006] Assim, o que é necessário na tecnologia são captadores de água que possam operar de forma confiável, inclusive em regiões secas. Além do mais, o que é necessário são captadores de água que possam produzir líquido em volumes mais altos, preferivelmente, com baixa entrada de energia. Sumário da Invenção

[007] Em alguns aspectos, a invenção aqui descrita é direcionada a captadores de umidade atmosférica ativa que podem produzir água a partir do ar árido usando um material de captura de água, tais como estruturas de metal orgânico (MOFs).

[008] Em algumas variações, o captador de umidade atmosférica ativa se baseia em sorvente MOF altamente eficiente para adsorver reversivelmente e liberar a água a partir da atmosfera até mesmo em condições áridas (por exemplo, < 30% RH). Além do mais, o captador de umidade atmosférica ativa aqui descrita exige apenas pouca entrada de energia, por exemplo, na ordem de 100 - 200 Wh por quilograma de material de captura de água, o que pode ser facilmente provido por eletricidade fotovoltaica, já que ambiente árido usualmente também experimenta altas intensidades de luz do sol, ou por qualquer fonte de energia de baixo grau. Ademais, os captadores de umidade atmosférica ativa aqui descritos podem produzir volumes de água líquida de > 1 litro por quilograma de sorvente (ou material de captura de água) por dia.

[009] São aqui providos métodos, dispositivos e sistemas para extrair e condensar a água a partir do ar árido (tipicamente < 30% de umidade relativa) através de ciclos de sorção-dessorção contínuos. Em um aspecto, é

3 / 36 provido um dispositivo independente energizado por luz solar que compreende os leitos de estrutura de metal orgânico (MOF) altamente porosa e estável na água como um exemplo de um material de captura de água adequado.

[0010] Os sorventes MOF apresentam uma combinação de vantagens não encontradas nos atuais materiais comerciais: i) alta capacidade de captação de água, ii) captação de água acentuada em baixa RH (< 20% de RH), iii) altos desempenho de ciclagem e estabilidade. Por exemplo, embora zeólitas microporosas possam exibir uma captação acentuada em RH muito baixa, sua reciclabilidade tem alta intensidade energética devido a interações muito fortes entre a água adsorvida e o material poroso11. Contrariamente, as MOFs apresentam alta ajustabilidade estrutural e química que possibilita as propriedades de sorção de água adaptadas inalcançáveis pelos atuais sorventes comerciais.

[0011] A MOF pode adsorver seletivamente e reversivelmente a água a partir do ar, com ciclagem entre a absorção e a dessorção sendo facilmente afetada pelas oscilações de temperatura - algo inalcançável com os atuais materiais sorventes comerciais. Para possibilitar as rápidas oscilações de temperatura e de umidade, em algumas modalidades, o captador de umidade atmosférica ativa também envolve um elemento de aquecimento (por exemplo, aquecedor solar ou uma resistência elétrica), bem como ventiladores e uma unidade refrigeradora ativa, que podem, todos, ser energizados por um módulo fotovoltaico, um gerador de energia, ou uma linha de utilidade elétrica. A MOF é organizada em dois leitos, possibilitando a liberação de água em um leito ao mesmo tempo em que o outro está adsorvendo a água. Isto garante a rápida ciclagem do sorvente e possibilita que a invenção produza volumes maiores de água líquida, por exemplo, acima de 1 L por quilograma de MOF por dia a partir do ar árido.

[0012] Em algumas variações, o captador de umidade atmosférica é

4 / 36 energizado por um módulo fotovoltaico, e inclui os componentes elétricos ativos que extraem a energia a partir deste módulo (ventiladores, refrigerador termoelétrico). Em outras variações, o captador de umidade atmosférica inclui os componentes elétricos ativos (ventiladores, unidade de resfriamento/condensação). Em certas variações, o captador de umidade atmosférica compreende um pré-aquecedor solar para aquecer e secar o ar usado para o ciclo de dessorção, e pode ser ciclado múltiplas vezes por dia. Dependendo das condições atmosféricas no local do sistema, em algumas variações, o aquecedor solar pode ser substituído por um elemento resistivo, que pode ser energizado pelo módulo fotovoltaico, para produzir um ciclo de dessorção mais eficiente. Em certas variações, o sistema pode produzir água acima de 1 L por quilograma de sorvente MOF por dia (em comparação com cerca de 0,15 L para nossa versão anterior).

[0013] Em certos aspectos, é provido um sistema de captação de umidade atmosférica que compreende dois leitos de estrutura de metal orgânico (MOF), um aquecedor, dois ventiladores, e um condensador tendo dois lados, operativamente configurado em: (a) um modo de adsorção em que o ar ambiente é soprado por um dos ventiladores através de um dos leitos de MOF para um lado do condensador, em que a MOF adsorve a água a partir do ar ambiente para formar o ar seco; (b) um modo de dessorção em que o ar quente é soprado pelo outro ventilador através do outro leito de MOF para o outro lado do condensador, em que o aquecedor aquece o ar, o ar seco aquecido dessorve a água a partir da MOF, e o ar umidificado libera a água no condensador; e em que os leitos de MOF são intercambiáveis para ciclar entre os modos de dessorção e de adsorção de água. Em algumas modalidades do exposto, o sistema de captação de umidade atmosférica compreende adicionalmente um painel fotovoltaico, que energiza os ventiladores e o condensador.

[0014] O modo de adsorção é o modo no qual o material de captura de

5 / 36 água adsorve a umidade a partir do ar circundante. O modo de dessorção é o modo no qual o vapor d’água é liberado do material de captura de água pelo menos parcialmente saturado. Entende-se que o termo “dessorção” também pode ser aqui referido como “regeneração”.

[0015] Em certas modalidades: - o aquecedor é um aquecedor solar ou um aquecedor elétrico e, em algumas variações, energizado por um painel fotovoltaico e, em uma variação, pelo mesmo painel que energiza os ventiladores; - o ar ambiente está em 30-40 °C; - o ar aquecido está em 80-90 °C; - o ar seco está em < 10% de umidade relativa; - o ar umidificado está em > 70% de umidade relativa; e/ou - o sistema produz 1 litro por quilograma de sorvente por dia.

[0016] Em certas modalidades do exposto, o metal da MOF é selecionado a partir de zircônio, níquel, ferro, cobre, manganês e alumínio, tal como: MOF-801 [Zr6O4(OH)4(fumarato)6], MOF-841 [Zr6O4(OH)4(MTB)3(H2O)2, em que MTB é 4,4’,4’’,4’’’- metanotetrailtetrabenzoato], fumarato de alumínio [Al(OH)(fumarato)], CAU- 10 [Al(OH)(benzeno-1,3-dicarboxilato)], ou MOF-303 [Al(OH)(HPDC), HPDC=1H-pirazol-3,5-dicarboxilato].

[0017] Em um aspecto, é provido um sistema de captação de umidade atmosférica, que compreende: uma primeira unidade de sorção de umidade e uma segunda unidade de sorção de umidade; pelo menos um elemento de aquecimento, posicionado tanto (a) em cada unidade de sorção de umidade quanto (b) externamente a cada unidade de sorção de umidade; um condensador, posicionado entre a primeira unidade de sorção de umidade e a segunda unidade de sorção de umidade; e pelo menos uma fonte de energia, configurada para energizar os ventiladores e o elemento de aquecimento no sistema. Em algumas variações, cada unidade de sorção de umidade

6 / 36 compreende independentemente: pelo menos um ventilador, e pelo menos uma bandeja configurada para conter o material de captura de água. Em algumas modalidades do aspecto exposto, cada unidade de sorção de umidade é configurada para operar em um ou mais ciclos, em que cada ciclo compreende um modo de adsorção seguido por um modo de dessorção. O condensador é configurado para condensar o vapor d’água liberado a partir da unidade de sorção de umidade no modo de dessorção e para produzir a água líquida.

[0018] Em uma variação, quando uma das unidades de sorção de umidade estiver operando no modo de adsorção, o pelo menos um ventilador na mesma é configurado para direcionar o ar circundante na direção da pelo menos uma bandeja do material de captura de água, e pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante. O pelo menos um ventilador na unidade de sorção de umidade no modo de adsorção direciona adicionalmente o ar para fora da unidade de sorção de umidade no modo de adsorção para resfriar pelo menos parcialmente o lado do condensador adjacente à mesma.

[0019] Em uma outra variação, quando a outra unidade de sorção de umidade estiver operando no modo de dessorção, o pelo menos um elemento de aquecimento é configurado para prover o calor que causa a liberação do vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água.

[0020] Em certas variações do exposto, as unidades de sorção de umidade são configuradas para operar em conjunto de maneira tal que a primeira unidade de sorção de umidade opere no modo de adsorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de dessorção, e a primeira unidade de sorção de umidade opere no modo de dessorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de adsorção.

[0021] Em outros aspectos, são providos métodos de captação água atmosférica que compreendem operar os sistemas de captação de umidade

7 / 36 descritos.

[0022] Em um aspecto, é provido um método de captação de água a partir do ar circundante usando um sistema de captação de umidade atmosférica que compreende uma primeira unidade de sorção de umidade, uma segunda unidade de sorção de umidade, e um condensador, em que o condensador fica posicionado entre a primeira unidade de sorção de umidade e a segunda unidade de sorção de umidade. Em algumas modalidades, o método compreende: direcionar o ar circundante na direção de pelo menos uma bandeja do material de captura de água em uma primeira unidade de sorção de umidade do sistema de captação de umidade atmosférica, em que a primeira unidade de sorção de umidade está operando em um modo de adsorção, e em que pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante; direcionar o ar para fora da primeira unidade de sorção de umidade para resfriar pelo menos parcialmente o lado do condensador adjacente à mesma; aquecer uma segunda unidade de sorção de umidade do sistema de captação de umidade atmosférica para liberar o vapor d’água que é liberado a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água, em que a segunda unidade de sorção de umidade está operando em uma fase de dessorção; e condensar o vapor d’água liberado usando o condensador para produzir a água líquida.

[0023] Em algumas variações do aspecto exposto, a primeira unidade de sorção de umidade e a segunda unidade de sorção de umidade operam juntas de maneira tal que a primeira unidade de sorção de umidade opere no modo de adsorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de dessorção.

[0024] Em outras modalidades, o método compreende adicionalmente comutar os modos na primeira unidade de sorção de umidade e na segunda unidade de sorção de umidade depois que a adsorção estiver completa na primeira unidade de sorção de umidade e a dessorção estiver completa na

8 / 36 segunda unidade de sorção de umidade. A primeira unidade de sorção de umidade, então, opera no modo de dessorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de adsorção.

[0025] A invenção abrange toda e qualquer combinação das modalidades em particular aqui citadas, como se cada combinação tivesse sido laboriosamente citada. Breve Descrição dos Desenhos

[0026] O presente pedido pode ser melhor entendido pela referência à seguinte descrição tomada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais as partes iguais podem ser referidas por números iguais.

[0027] A Figura 1 representa uma esquemática exemplificativa de um captador de umidade atmosférica ativa e ilustra as conexões e os fluxos de ar (juntamente com as faixas de temperatura e de umidade relativa) entre as unidades separadas. O aquecedor solar e o painel solar fotovoltaico usam a luz natural do sol para energizar o captador com calor e eletricidade, respectivamente. Os dois leitos de MOF mostrados na figura podem ser intercambiados para ciclar entre dessorção e adsorção de água. A água líquida é coletada no condensador.

[0028] A Figura 2 representa uma esquemática exemplificativa de um outro captador de umidade atmosférica ativa e ilustra as conexões e os fluxos de ar (juntamente com as faixas de temperatura e de umidade relativa) entre as unidades separadas. O painel solar fotovoltaico usa a luz natural do sol para energizar o captador com eletricidade para os ventiladores e o aquecedor resistivo. Os dois leitos de MOF podem ser intercambiados para ciclar entre dessorção e adsorção de água. A água líquida é coletada no condensador.

[0029] As Figuras 3A e 3B representam um outro captador de umidade atmosférica ativa exemplificativo que emprega aquecedores solares como o elemento de aquecimento. Este par de figuras mostra como cada unidade de sorção de umidade trabalha em conjunto através de um ciclo de

9 / 36 adsorção/dessorção.

[0030] As Figuras 4A e 4B representam ainda um outro captador de umidade atmosférica ativa exemplificativo que emprega os aquecedores resistivos na unidade de sorção de umidade como o elemento de aquecimento. Este par de figuras mostra como cada unidade de sorção de umidade trabalha em conjunto através de um ciclo de adsorção/dessorção. Descrição Detalhada

[0031] A seguinte descrição apresenta métodos, parâmetros e congêneres exemplificativos. Deve ser reconhecido, entretanto, que não pretende-se que tal descrição aja como uma limitação ao escopo da presente descrição e, ao invés disto, seja provida como uma descrição das modalidades exemplificativos.

[0032] Em alguns aspectos, são aqui providos captadores de umidade atmosférica ativa que podem coletar a água a partir do ar circundante, incluindo em ambientes desérticos com baixa umidade relativa.

[0033] Em um aspecto, é provido um sistema de captação de umidade atmosférica que compreende: uma primeira unidade de sorção de umidade e uma segunda unidade de sorção de umidade; pelo menos um elemento de aquecimento posicionado tanto (a) em cada unidade de sorção de umidade quanto (b) externamente a cada unidade de sorção de umidade; um condensador posicionado entre a primeira unidade de sorção de umidade e a segunda unidade de sorção de umidade; e pelo menos uma fonte de energia configurada para energizar os ventiladores e o elemento de aquecimento no sistema.

[0034] Em algumas modalidades, cada unidade de sorção de umidade compreende independentemente: pelo menos um ventilador, e pelo menos uma bandeja configurada para conter o material de captura de água. Em algumas variações, cada unidade de sorção de umidade é configurada para operar em um ou mais ciclos. Cada ciclo inclui um modo de adsorção seguido

10 / 36 por um modo de dessorção.

[0035] Quando uma dada unidade de sorção de umidade estiver operando no modo de adsorção, o pelo menos um ventilador na unidade de sorção de umidade no modo de adsorção é configurado para direcionar o ar circundante na direção da pelo menos uma bandeja do material de captura de água, e pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante. O pelo menos um ventilador na unidade de sorção de umidade no modo de adsorção direciona adicionalmente o ar para fora da unidade de sorção de umidade no modo de adsorção para resfriar pelo menos parcialmente o lado do condensador adjacente à mesma.

[0036] Quando uma dada unidade de sorção de umidade estiver operando no modo de dessorção, o pelo menos um elemento de aquecimento é configurado para prover o calor que causa a liberação do vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água.

[0037] Em algumas variações, as unidades de sorção de umidade são configuradas para operar em conjunto de maneira tal que a primeira unidade de sorção de umidade opere no modo de adsorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de dessorção, e a primeira unidade de sorção de umidade opere no modo de dessorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de adsorção.

[0038] O condensador é configurado para condensar o vapor d’água liberado a partir da unidade de sorção de umidade no modo de dessorção e para produzir a água líquida.

[0039] Em relação à Figura 1, o sistema 100 é um sistema de captação de umidade atmosférica ativa exemplificativo. O sistema 100 inclui duas unidades de sorção de umidade 110 e 120 (rotuladas como “leito de MOF” na Figura). Cada unidade de sorção de umidade contém um material de captura de água (não representado). Na Figura 1, o material de captura de água é MOF. Em outras variações, outros materiais de captura de água adequados

11 / 36 podem ser usados.

[0040] Da forma representada na Figura 1, a unidade de sorção de umidade 110 está operando em modo de adsorção, enquanto que a unidade de sorção de umidade 120 está operando em modo de dessorção. Cada unidade de sorção de umidade é equipada com pelo menos um ventilador. Em particular, a unidade de sorção de umidade 110 tem um ventilador 112, que direciona o ar circundante para o interior da unidade de sorção de umidade

110. O ar circundante entra em contato com o material de captura de água, e pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante.

[0041] Deve-se entender que, embora um ventilador seja representado como parte da unidade de sorção de umidade 110, em outras variações, a unidade de sorção de umidade pode ser equipada com uma pluralidade de ventiladores. Além do mais, embora o ventilador 112 seja representado no topo da unidade de sorção de umidade 110, em outras variações, o ventilador pode ficar posicionado em outras áreas da unidade de sorção de umidade (por exemplo, no lado e/ou na base). Deve ser adicionalmente entendido que a unidade de sorção de umidade 120 também é equipada com um ventilador, que não é representado na Figura 1, já que a unidade de sorção de umidade 120 está operando no modo de dessorção.

[0042] Em relação, novamente, à Figura 1, o sistema 100 inclui adicionalmente um condensador 130 posicionado entre as unidades de sorção de umidade 110 e 120. Da forma representada, o condensador 130 é envolvido na condensação do vapor d’água liberado a partir do material de captura de água da unidade de sorção de umidade 120 que opera no modo de dessorção, o que é adicionalmente discutido a seguir. O lado do condensador 130 adjacente à unidade de sorção de umidade 110 que opera no modo de adsorção tem uma temperatura média mais alta do que o lado do condensador adjacente à unidade de sorção de umidade 120 que opera no modo de

12 / 36 dessorção.

[0043] O sistema 100 inclui adicionalmente um elemento de aquecimento que inclui o aquecedor solar 140, equipado com o ventilador

142. Entende-se que, embora um ventilador seja representado no aquecedor solar 140, em outras variações, o aquecedor solar pode ser equipado com uma pluralidade de ventiladores. O aquecedor solar 140 fica posicionado externamente a cada unidade de sorção de umidade, e é configurado para aquecer o ar que circunda a unidade de sorção de umidade 120 que opera no modo de dessorção para prover indiretamente o calor que causa a liberação do vapor d’água a partir do material de captura de água, que está saturado a partir de uma fase de adsorção precedente.

[0044] O ventilador 112 também direciona o ar para fora da unidade de sorção de umidade 110, que resfria o lado do condensador 130 adjacente à unidade de sorção de umidade 110 e ajuda a capturar a energia liberada a partir da condensação do vapor d’água liberado a partir da unidade de sorção de umidade 120. O ventilador 142 ajuda a arrastar o ar usado para resfriar o condensador 130 para o interior do aquecedor solar 140, o que esquenta adicionalmente este ar. O aquecedor solar 140 libera o ar quente que aquece indiretamente o material de captura de água, como exposto.

[0045] Uma vez que a unidade de sorção de umidade 110 completar a fase de adsorção e a unidade de sorção de umidade 120 completar a fase de dessorção, as duas unidades comutam os modos. Embora não representado na Figura 1, a unidade de sorção de umidade 110, então, irá operar no modo de dessorção e a unidade de sorção de umidade 120, então, irá operar no modo de adsorção.

[0046] Em relação, novamente, à Figura 1, o sistema 100 inclui adicionalmente uma fonte de energia, tal como um painel solar fotovoltaico 150, que energiza os ventiladores e/ou o condensador. Em outras variações, a fonte de energia pode ser uma fonte elétrica, ou uma combinação de fontes de

13 / 36 energia também pode ser usada.

[0047] Em relação às Figuras 3A e 3B, o sistema 300 é um outro sistema de captação de umidade atmosférica ativa exemplificativo. O sistema 300 inclui duas unidades de sorção de umidade 310 e 320 (rotuladas como “leito de MOF” na Figura). Cada unidade de sorção de umidade contém um material de captura de água (não representado). Nas Figuras 3A e 3B, o material de captura de água é a MOF. Em outras variações, outros materiais de captura de água adequados podem ser usados.

[0048] A Figura 3A representa uma unidade de sorção de umidade 310 que opera no modo de adsorção, e uma unidade de sorção de umidade 320 que opera no modo de dessorção. A unidade de sorção de umidade 310 é equipada com os ventiladores 312 e 314. Da forma mostrada na Figura 3A, no modo de adsorção, o ventilador 312 está ativo, enquanto que o ventilador 314 está inativo. O ventilador 312 direciona o ar circundante para o interior da unidade de sorção de umidade 310. O ar circundante entra em contato com o material de captura de água, e pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante.

[0049] Deve-se entender que os ventiladores podem estar em qualquer posição adequada em relação à bandeja do material de captura de água. Por exemplo, o ventilador 312 é representado no topo da unidade de sorção de umidade 310, em outras variações, o ventilador pode ficar posicionado em outras áreas da unidade de sorção de umidade (por exemplo, no lado e/ou na base).

[0050] Em relação, novamente, às Figuras 3A e 3B, o sistema 300 inclui adicionalmente um condensador 330 posicionado entre as unidades de sorção de umidade 310 e 320. Da forma representada na Figura 3A, o condensador 330 condensa o vapor d’água liberado a partir do material de captura de água da unidade de sorção de umidade 320 que opera no modo de dessorção para produzir a água líquida, o que é adicionalmente discutido a

14 / 36 seguir. O lado do condensador 330 adjacente à unidade de sorção de umidade 310 que opera no modo de adsorção tem uma temperatura média mais alta do que o lado do condensador adjacente à unidade de sorção de umidade 320 que opera no modo de dessorção.

[0051] O sistema 300 inclui adicionalmente um elemento de aquecimento que inclui os aquecedores solares 340 e 350, cada qual equipado com pelo menos um ventilador (por exemplo, os ventiladores 342 e 352, respectivamente). Os aquecedores solares 340 e 350 ficam posicionados externamente às unidades de sorção de umidade. Na Figura 3A, o aquecedor solar 340 é o elemento de aquecimento ativo, configurado para aquecer o ar que circunda a unidade de sorção de umidade 320 que opera no modo de dessorção para prover indiretamente o calor que causa a liberação do vapor d’água a partir do material de captura de água, que está saturado a partir de uma fase de adsorção precedente.

[0052] Em relação, novamente, à Figura 3A, o ventilador 312 também direciona o ar para fora da unidade de sorção de umidade 310 que opera no modo de adsorção, que resfria o lado do condensador 330 adjacente à unidade de sorção de umidade 310 e ajuda a capturar a energia liberada a partir da condensação do vapor d’água liberado a partir da unidade de sorção de umidade 320. O ventilador 342 ajuda a arrastar o ar usado para resfriar o condensador 330 para o interior do aquecedor solar 340, o que esquenta adicionalmente este ar. O ventilador 324 ajuda a arrastar o ar quente a partir do aquecedor solar 340 na direção da unidade de sorção de umidade 320 para aquecer o material de captura de água para liberar o vapor d’água. O ventilador 324 também pode ajudar a direcionar o vapor d’água liberado na direção do condensador 330.

[0053] Uma vez que a unidade de sorção de umidade 310 completar a fase de adsorção e a unidade de sorção de umidade 320 completar a fase de dessorção, as duas unidades comutam os modos. A Figura 3B representa uma

15 / 36 unidade de sorção de umidade 310 que opera no modo de dessorção, e a unidade de sorção de umidade 320 que opera no modo de adsorção.

[0054] Da forma mostrada na Figura 3B, no modo de adsorção, o ventilador 322 fica ativo, enquanto que o ventilador 324 fica inativo. O ventilador 322 direciona o ar circundante para o interior da unidade de sorção de umidade 320. O ar circundante entra em contato com o material de captura de água, e pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante. O ventilador 322 também direciona o ar para fora da unidade de sorção de umidade 320 que opera no modo de adsorção, que resfria o lado do condensador 330 adjacente à unidade de sorção de umidade 320 e ajuda a capturar a energia liberada a partir da condensação do vapor d’água liberado a partir da unidade de sorção de umidade 310 que opera no modo de dessorção.

[0055] Em relação, novamente, à Figura 3B, o aquecedor solar 350 é configurado para aquecer o ar que circunda a unidade de sorção de umidade 310 que opera no modo de dessorção para prover indiretamente o calor que causa a liberação do vapor d’água a partir do material de captura de água, que está saturado a partir de uma fase de adsorção precedente (Figura 3A). Na Figura 3B, o ventilador 352 ajuda a arrastar o ar usado para resfriar o condensador 330 para o interior do aquecedor solar 350, o que esquenta adicionalmente este ar. O ventilador 314 fica ativo, enquanto que o ventilador 312 fica inativo quando a unidade de sorção de umidade 310 estiver operando no modo de dessorção. O ventilador 352 ajuda a arrastar o ar usado para resfriar o condensador 330 para o interior do aquecedor solar 350, o que esquenta adicionalmente este ar. O ventilador 314 ajuda a arrastar o ar quente a partir do aquecedor solar 350 na direção da unidade de sorção de umidade 310 para aquecer o material de captura de água para liberar o vapor d’água. O ar liberado a partir do aquecedor solar 350 aquece indiretamente o material de captura de água, que libera o vapor d’água. O ventilador 314 também pode

16 / 36 ajudar a direcionar o vapor d’água liberado na direção do condensador 330. O condensador 330 condensa o vapor d’água liberado a partir do material de captura de água da unidade de sorção de umidade 310 que opera no modo de dessorção, produzindo a água líquida.

[0056] Em relação, novamente, à Figura 1 e às Figuras 3A e 3B, os sistemas 100 e 300 incluem adicionalmente uma fonte de energia, tais como os paineis solares fotovoltaicos 150 e 360, respectivamente, que energizam os ventiladores e/ou o condensador. Em outras variações, a fonte de energia pode ser uma fonte elétrica, ou uma combinação de fontes de energia também pode ser usada.

[0057] As Figuras 1, 3A e 3B representam um elemento de aquecimento externo em certos sistemas de captação de umidade atmosférica ativa exemplificativos. Entretanto, o elemento de aquecimento também pode ficar posicionado internamente às unidades de sorção de umidade e aquecer diretamente o material de captura de água.

[0058] Em relação à Figura 2, o sistema 200 representa um outro sistema de captação de umidade atmosférica ativa exemplificativo. O sistema 200 inclui duas unidades de sorção de umidade 210 e 220 (rotuladas como “leito de MOF” na Figura). Cada unidade de sorção de umidade contém um material de captura de água (não representado). Na Figura 2, o material de captura de água é a MOF. Em outras variações, outros materiais de captura de água adequados podem ser usados.

[0059] Da forma representada na Figura 2, a unidade de sorção de umidade 210 está operando no modo de adsorção, enquanto que a unidade de sorção de umidade 220 está operando no modo de dessorção. Cada unidade de sorção de umidade é equipada com pelo menos um ventilador. A unidade de sorção de umidade 210 tem um ventilador 212, e a unidade de sorção de umidade 220 tem um ventilador 222.

[0060] Deve-se entender que, embora um ventilador seja representado

17 / 36 como parte da unidade de sorção de umidade 210, em outras variações, a unidade de sorção de umidade pode ser equipada com uma pluralidade de ventiladores. Além do mais, entende-se que os ventiladores podem estar em qualquer posição adequada em relação à bandeja do material de captura de água. Por exemplo, embora o ventilador 212 seja representado no topo da unidade de sorção de umidade 210, em outras variações, o ventilador pode ficar posicionado em outras áreas da unidade de sorção de umidade (por exemplo, no lado e/ou na base).

[0061] Em relação, novamente, à Figura 2, o sistema 200 inclui adicionalmente um condensador 230 posicionado entre as unidades de sorção de umidade 210 e 220. Da forma representada, o condensador 230 é envolvido na condensação do vapor d’água liberado a partir do material de captura de água da unidade de sorção de umidade 220 que opera no modo de dessorção, o que é adicionalmente discutido a seguir. O lado do condensador 230 adjacente à unidade de sorção de umidade 210 que opera no modo de adsorção tem uma temperatura média mais alta do que o lado do condensador adjacente à unidade de sorção de umidade 220 que opera no modo de dessorção.

[0062] O sistema 200 inclui adicionalmente um elemento de aquecimento posicionado no interior da unidade de adsorção de umidade. O elemento de aquecimento no sistema 200 é o aquecedor resistivo 240. Deve ser adicionalmente entendido que a unidade de sorção de umidade 210 também é equipada com um aquecedor resistivo, que não é representado na Figura 2, já que a unidade de sorção de umidade 210 está operando no modo de adsorção.

[0063] Em relação, novamente, à Figura 2, o ventilador 212 na unidade de sorção de umidade 210 que opera no modo de adsorção direciona o ar circundante para o interior da unidade de sorção de umidade 210. O ar circundante entra em contato com o material de captura de água, e pelo menos

18 / 36 uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante.

[0064] O ventilador 212 também direciona o ar para fora da unidade de sorção de umidade 210, que resfria o lado do condensador 230 adjacente à unidade de sorção de umidade 210 e ajuda a capturar a energia liberada a partir da condensação do vapor d’água liberado a partir da unidade de sorção de umidade 220. O ar que resfria o condensador é, então, liberado de volta para o ambiente.

[0065] O aquecedor resistivo 240 aquece diretamente o material de captura de água na unidade de sorção de umidade 220, que opera no modo de dessorção. O calor causa a liberação do vapor d’água a partir do material de captura de água, que está saturado a partir de uma fase de adsorção precedente. O ventilador 222 ajuda a impulsionar o vapor d’água liberado na direção do condensador 230, que condensa o vapor d’água em água líquida.

[0066] Uma vez que a unidade de sorção de umidade 210 completar a fase de adsorção e a unidade de sorção de umidade 220 completar a fase de dessorção, as duas unidades comutam os modos. Embora não representado na Figura 2, a unidade de sorção de umidade 210 irá, então, operar no modo de dessorção e a unidade de sorção de umidade 220 irá, então, operar no modo de adsorção.

[0067] Em relação às Figuras 4A e 4B, o sistema 400 representa ainda um outro sistema de captação de umidade atmosférica ativa exemplificativo. O sistema 400 inclui duas unidades de sorção de umidade 410 e 420 (rotuladas como “leito de MOF” na Figura). Cada unidade de sorção de umidade contém um material de captura de água (não representado). Nas Figuras 4A e 4B, o material de captura de água é a MOF. Em outras variações, outros materiais de captura de água adequados podem ser usados.

[0068] Da forma representada na Figura 4A, a unidade de sorção de umidade 410 está operando no modo de adsorção, enquanto que a unidade de

19 / 36 sorção de umidade 420 está operando no modo de dessorção. A unidade de sorção de umidade 410 tem os ventiladores 412 e 414, e a unidade de sorção de umidade 420 tem os ventiladores 422 e 424.

[0069] Deve-se entender que os ventiladores podem estar em qualquer posição adequada em relação à bandeja do material de captura de água. Por exemplo, embora o ventilador 412 seja representado no topo da unidade de sorção de umidade 410, em outras variações, o ventilador pode ficar posicionado em outras áreas da unidade de sorção de umidade (por exemplo, no lado e/ou na base).

[0070] Em relação, novamente, às Figuras 4A e 4B, o sistema 400 inclui adicionalmente um condensador 430 posicionado entre as unidades de sorção de umidade 410 e 420. Da forma representada na Figura 4A, o condensador 430 é envolvido na condensação do vapor d’água liberado a partir do material de captura de água da unidade de sorção de umidade 420 que opera no modo de dessorção, o que é adicionalmente discutido a seguir. O lado do condensador 430 adjacente à unidade de sorção de umidade 410 que opera no modo de adsorção tem uma temperatura média mais alta do que o lado do condensador adjacente à unidade de sorção de umidade 420 que opera no modo de dessorção.

[0071] O sistema 400 inclui adicionalmente um elemento de aquecimento posicionado no interior da unidade de adsorção de umidade. O elemento de aquecimento no sistema 400 inclui os aquecedores resistivos 416 e 426. Na Figura 4A, em que a unidade de sorção de umidade 410 está operando no modo de adsorção, o aquecedor resistivo 416 fica inativo. Na Figura 4B em que a unidade de sorção de umidade 420 está operando no modo de dessorção, o aquecedor resistivo 426 fica ativo, da forma discutida com detalhes adicionais a seguir.

[0072] Em relação, novamente, à Figura 4A, o ventilador 412 na unidade de sorção de umidade 410 que opera no modo de adsorção direciona

20 / 36 o ar circundante para o interior da unidade de sorção de umidade 410. O ar circundante entra em contato com o material de captura de água, e pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante.

[0073] O ventilador 412 também direciona o ar para fora da unidade de sorção de umidade 410, que resfria o lado do condensador 430 adjacente à unidade de sorção de umidade 410 e ajuda a capturar a energia liberada a partir da condensação do vapor d’água liberado a partir da unidade de sorção de umidade 420. O ar que resfria o condensador é, então, liberado de volta para o ambiente.

[0074] O aquecedor resistivo 426 aquece diretamente o material de captura de água na unidade de sorção de umidade 420, que opera no modo de dessorção. O calor causa a liberação do vapor d’água a partir do material de captura de água, que está saturado a partir de uma fase de adsorção precedente. O ventilador 424 ajuda a impulsionar o vapor d’água liberado na direção do condensador 430, que condensa o vapor d’água em água líquida. Note que, no modo de dessorção, o ventilador 422 da unidade de sorção de umidade 420 fica inativo.

[0075] Uma vez que a unidade de sorção de umidade 410 completa a fase de adsorção e a unidade de sorção de umidade 420 completa a fase de dessorção, as duas unidades comutam os modos. Da forma representada na Figura 4B, a unidade de sorção de umidade 420 está operando no modo de adsorção, enquanto que a unidade de sorção de umidade 410 está operando no modo de dessorção.

[0076] Da forma mostrada na Figura 4B, no modo de adsorção, o ventilador 422 fica ativo, enquanto que o ventilador 424 fica inativo. O ventilador 422 direciona o ar circundante para o interior da unidade de sorção de umidade 420. O ar circundante entra em contato com o material de captura de água, e pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a

21 / 36 umidade a partir do ar circundante. O ventilador 422 também direciona o ar para fora da unidade de sorção de umidade 420 que opera no modo de adsorção, que resfria o lado do condensador 430 adjacente à unidade de sorção de umidade 420, e ajuda a capturar a energia liberada a partir da condensação do vapor d’água liberado a partir da unidade de sorção de umidade 410 que opera no modo de dessorção.

[0077] Em relação, novamente, à Figura 4B, o aquecedor resistivo 416 na unidade de sorção de umidade 410 que opera no modo de dessorção fica ativo. O aquecedor resistivo 416 aquece diretamente o material de captura de água na unidade de sorção de umidade 410, que opera no modo de dessorção. O calor causa a liberação do vapor d’água a partir do material de captura de água, que está saturado a partir da fase de adsorção precedente (Figura 4A). Na Figura 4B, o ventilador 414 fica ativo, enquanto que o ventilador 412 fica inativo quando a unidade de sorção de umidade 410 estiver operando no modo de dessorção. O ventilador 414 ajuda a direcionar o vapor d’água liberado a partir do material de captura de água na unidade de sorção de umidade 410 na direção do condensador 430, que condensa o vapor d’água liberado, desse modo, produzindo a água líquida.

[0078] Em relação, novamente, à Figura 2 e às Figuras 4A e 4B, os sistemas 200 e 400 incluem adicionalmente uma fonte de energia, tais como os paineis solares fotovoltaicos 250 e 440, respectivamente, que energizam os ventiladores e/ou o condensador. Em outras variações, a fonte de energia pode ser uma fonte elétrica, ou uma combinação de fontes de energia também pode ser usada.

[0079] Deve-se entender que os sistemas exemplificativos nas Figuras 1, 2, 3A, 3B, 4A e 4B podem incluir um ou mais elementos adicionais. Por exemplo, em algumas variações, o sistema inclui adicionalmente um tanque de coleta de água e/ou um tanque de armazenamento de água. Em outras variações, o sistema inclui adicionalmente pelo menos um sensor e pelo

22 / 36 menos um controlador. Por exemplo, em uma variação, o(s) sensor(es) pode(m) ser usado(s) para detectar o nível de saturação do material de captura de água na unidade de sorção de umidade que opera no modo de dessorção. Os sensores alimentam os dados para o controlador, que, então, ativa o elemento de aquecimento quando um nível de saturação pré-determinado for alcançado. O controlador também pode ser usado para ativar e desativar os ventiladores na unidade de sorção de umidade que opera no modo de adsorção.

[0080] Qualquer material de captura de água adequado pode ser usado nas unidades de sorção de umidade. Em algumas modalidades, o material de captura de água compreende um composto químico ativo. Em algumas modalidades, tal material captura a umidade a partir do ar das cercanias e, então, libera a umidade capturada para as cercanias sob estímulo externo, incluindo, mas sem limitações, calor, mudança na pressão do vapor de umidade ou radiação UV. O composto químico ativo pode ser um sólido poroso iônico ou covalente, incluindo, mas sem limitações, metal orgânico e materiais de estrutura porosa orgânica, zeólitas, sólidos iônicos orgânicos, sólidos iônicos inorgânicos, sólidos moleculares orgânicos, ou sólidos moleculares inorgânicos. Em algumas variações, o composto químico ativo tem uma baixa capacidade térmica, altas condutividade térmica e estabilidade hidrotérmicas. O mesmo pode ser usado em uma forma pura, de fase única, como uma composição de diferentes materiais químicos ativos, e/ou em combinação com aditivos de intensificação de desempenho que modulam suas propriedades. Os aditivos de intensificação de desempenho podem incluir materiais com altas condutividade térmica e absortividade molar. O composto químico ativo pode ser usado na forma de pós, extrudatos, corpos moldados, pelotas pressionadas, filmes puros ou compósitos, ou corpos sinterizados.

[0081] Em algumas modalidades, o material de captura de água compreende a estruturas de metal orgânico, também referidas na tecnologia

23 / 36 como MOFs. As MOFs são materiais porosos que têm unidades de construção secundárias (SBUs) repetitivas conectadas em ligantes orgânicos. Em algumas variações, as SBUs podem incluir um ou mais metais ou complexos que contêm metal. Em outras variações, os ligantes orgânicos têm grupo(s) funcional(is) ácido e/ou amina. Em certas variações, os ligantes orgânicos têm grupos de ácido carboxílico.

[0082] Quaisquer MOFs adequadas capazes de adsorver e dessorver a água podem ser empregadas nos sistemas aqui providos. Em uma variação, a MOF-303 pode ser usada, que tem uma estrutura de Al(OH)(HPDC), em que HPDC significa 1H-pirazol-3,5-dicarboxilato. Outras MOFs adequadas podem incluir, por exemplo, MOF-801, MOF-841 e MIL-160. Veja, por exemplo, Furukawa et al., J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4369-4381. Uma combinação de MOFs também pode ser usada.

[0083] Em algumas variações, as MOFs têm tamanhos de poro entre cerca de 0,5 nm a cerca de 1 nm, ou entre cerca de 0,7 nm a cerca de 0,9 nm. Em certas variações, as MOFs têm uma estrutura de poro hidrofílico. Em certas variações, as MOFs têm uma estrutura de poro hidrofílico que compreende grupos funcionais ácido e/ou amina. Em certas variações, as MOFs têm canais 1D que possibilitam a adsorção de água reversível.

[0084] Em algumas variações, o material de captura de água compreende pelo menos uma MOF e grafite. Quaisquer combinações dos materiais de captura de água aqui descritos também podem ser usadas.

[0085] Em ainda outros aspectos, o captador de umidade atmosférica ativa aqui provido é um dispositivo de produção de água construído ao redor de três unidades diferentes. A primeira unidade é um aquecedor solar em que o ar ambiente (tipicamente em 30-40°C, e 20-30% de RH) é aquecido até 80- 90°C e < 10% de RH pela absorção direta da luz do sol. Esta unidade pode ser substituída por uma resistência elétrica se exigido pelas condições atmosféricas. A segunda unidade compreende dois leitos de MOF em que o

24 / 36 vapor d’água pode ser reversivelmente adsorvido e dessorvido pelas oscilações de temperatura. Para adsorver a água na MOF, o ar ambiente é soprado através do leito por um ventilador. Sob as condições ambientes, a MOF pode capturar a água atmosférica em seus poros, até mesmo em ambientes áridos. O leito da MOF é subsequentemente sujeito a um fluxo contínuo do ar quente e seco soprado a partir do aquecedor solar por um ventilador, levando à dessorção de água das moléculas de água a partir dos poros da MOF (isto é, a dessorção da MOF) e sua transferência para o interior do fluxo contínuo de ar quente. O fluxo contínuo de ar quente e úmido resultante é transferido para a terceira unidade: um dispositivo de resfriamento ativo (por exemplo, termoelétrico, ou com base em compressor) em que o vapor d’água é condensado em água líquida. O dispositivo envolve dois leitos de MOF, de forma que, quando um leito passa pela dessorção, o outro pode ser usado para adsorver a água para otimizar a frequência dos ciclos de sorção/dessorção.

[0086] Em algumas modalidades, o leito de MOF é constituído de estrutura de metal orgânico estável na água e estruturalmente robusta, incluindo (mas sem limitações) MOF-801 [Zr6O4(OH)4(fumarato)6], MOF- 841 [Zr6O4(OH)4(MTB)3(H2O)2, MTB=4,4’,4’’,4’’’- metanotetrailtetrabenzoato], fumarato de alumínio [Al(OH)(fumarato)], CAU- 10 [Al(OH)(benzeno-1,3-dicarboxilato)], MOF-303 [Al(OH)(HPDC), HPDC=1H-pirazol-3,5-dicarboxilato]. No geral, as MOFs são selecionadas com base em suas boas propriedades de adsorção de água: máxima capacidade de captura de água, cinética de sorção/dessorção de água, produtividade de água.

[0087] Em certos aspectos, também são providos os métodos de captação de água a partir do ar circundante usando qualquer um dos sistemas de captação de umidade atmosférica aqui descritos. Em um aspecto, o método compreende: direcionar o ar circundante na direção de pelo menos uma

25 / 36 bandeja do material de captura de água em uma primeira unidade de sorção de umidade que opera em um modo de adsorção, que faz com que pelo menos uma parte do material de captura de água adsorva a umidade a partir do ar circundante; direcionar o ar para fora da primeira unidade de sorção de umidade para resfriar o lado do condensador adjacente à mesma; aquecer uma segunda unidade de sorção de umidade que opera em uma fase de dessorção para liberar o vapor d’água que é liberado a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água; e condensar o vapor d’água liberado usando o condensador para produzir a água líquida. Em algumas modalidades, a primeira unidade de sorção de umidade e a segunda unidade de sorção de umidade operam juntas de maneira tal que a primeira unidade de sorção de umidade opere no modo de adsorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de dessorção.

[0088] Em relação, novamente, às Figuras 1, 3A e 3B, os sistemas exemplificativos representados nas mesmas têm elemento(s) de aquecimento posicionado(s) externamente à segunda unidade de sorção de umidade. Em tais modalidades, o aquecimento da unidade de sorção de umidade compreende direcionar o ar liberado a partir da primeira unidade de sorção de umidade que opera no modo de adsorção para o interior do aquecedor solar; e aquecer o ar que circunda a segunda unidade de sorção de umidade que opera no modo de dessorção para prover indiretamente o calor para liberar o vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água na mesma.

[0089] Em relação, novamente, às Figuras 2, 4A e 4B, os sistemas exemplificativos representados nas mesmas têm elemento(s) de aquecimento posicionado(s) na segunda unidade de sorção de umidade. Em tais modalidades, o aquecimento da unidade de sorção de umidade compreende aquecer diretamente o material de captura de água na mesma para liberar o vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água

26 / 36 na mesma. Em algumas variações, o elemento de aquecimento posicionado em uma unidade de sorção de umidade é pelo menos um aquecedor resistivo. O aquecedor resistivo fica posicionado na bandeja e em contato com o material de captura de água. Em algumas variações, o aquecedor resistivo é configurado para aquecer uniformemente o material de captura de água saturado na fase de dessorção para liberar o vapor d’água.

[0090] Depois que a unidade de sorção de umidade que opera no modo de adsorção completar a fase de adsorção e a unidade de sorção de umidade que opera no modo de dessorção completar a fase de dessorção, as duas unidades comutam os modos para completar o ciclo de adsorção/dessorção.

[0091] Assim, em algumas variações, o método compreende adicionalmente: comutar os modos na primeira unidade de sorção de umidade e na segunda unidade de sorção de umidade depois que a adsorção estiver completa na primeira unidade de sorção de umidade e a dessorção estiver completa na segunda unidade de sorção de umidade. A primeira unidade de sorção de umidade opera no modo de dessorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de adsorção. O método, então, compreende adicionalmente: direcionar o ar circundante na direção de pelo menos uma bandeja do material de captura de água na segunda unidade de sorção de umidade, e em que pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante; direcionar o ar para fora da segunda unidade de sorção de umidade para resfriar pelo menos parcialmente o lado do condensador adjacente à mesma; aquecer a primeira unidade de sorção de umidade para liberar o vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água; e condensar o vapor d’água liberado usando o condensador para produzir a água líquida adicional.

[0092] A água líquida obtida a partir das unidades de sorção de umidade pode ser coletada e/ou armazenada para uso futuro.

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[0093] Os captadores de umidade atmosférica ativa e os métodos descritos são capazes de produzir água líquida em locais áridos em uma escala adequada para o consumo humano e as atividades humanas relacionadas à água. Usando esta unidade robusta e conceitualmente simples, as populações que mais sofrem com o iminente aumento da temperatura podem coletar água doce diretamente a partir da atmosfera para satisfazer suas necessidades essenciais. A água coletada é adequada para o consumo humano e também pode ser usada para a irrigação de plantações. Modalidades Enumeradas

[0094] As seguintes modalidades enumeradas são representativas de alguns aspectos da invenção.

[0095] 1. Um sistema de captação de água atmosférica que compreende dois leitos de estrutura de metal orgânico (MOF), um aquecedor, um painel fotovoltaico que energiza dois ventiladores, e um condensador tendo dois lados, operativamente configurado em: a) um modo de adsorção em que o ar ambiente é soprado por um dos ventiladores através de um dos leitos de MOF para um lado do condensador, em que a MOF adsorve a água a partir do ar ambiente para formar o ar seco; b) um modo de regeneração em que o ar seco é soprado pelo outro ventilador através do outro leito de MOF para o outro lado do condensador, em que o aquecedor aquece o ar seco, o ar seco aquecido dessorve a água a partir da MOF, e o ar umidificado libera a água no condensador; e em que os leitos de MOF são intercambiáveis para ciclar entre os modos de regeneração e de adsorção de água.

[0096] 2. O sistema de captação da modalidade 1, em que o aquecedor é um aquecedor solar.

[0097] 3. O sistema de captação da modalidade 1, em que o aquecedor

28 / 36 é um aquecedor elétrico, preferivelmente energizado por um painel fotovoltaico, preferivelmente pelo mesmo painel que energiza os ventiladores.

[0098] 4. O sistema de captação das modalidades 1, 2 ou 3, em que: a) o ar ambiente está em 30-40 ºC; b) o ar aquecido está em 80-90 ºC; c) o ar seco está em < 10% de umidade relativa; d) o ar umidificado está em > 70% de umidade relativa; e/ou e) o sistema produz 1 litro por quilograma de sorvente por dia.

[0099] 5. O sistema de captação das modalidades 1, 2, 3 ou 4, em que o metal da MOF é selecionado a partir de zircônio, níquel, ferro, cobre, manganês e alumínio, tais como: MOF-801 [Zr6O4(OH)4(fumarato)6], MOF-841 [Zr6O4(OH)4(MTB)3(H2O)2, em que MTB é 4,4’,4’’,4’’’-metanotetrailtetrabenzoato], fumarato de alumínio [Al(OH)(fumarato)], CAU-10 [Al(OH)(benzeno-1,3-dicarboxilato)], ou MOF-303 [Al(OH)(HPDC), HPDC=1H-pirazol-3,5- dicarboxilato].

[00100] 6. Um método de captação de água atmosférica que compreende operar o sistema de captação das modalidades 1, 2, 3, 4 ou 5.

[00101] 7. Um sistema de captação de umidade atmosférica, que compreende: uma primeira unidade de sorção de umidade e uma segunda unidade de sorção de umidade, em que cada unidade de sorção de umidade compreende independentemente: pelo menos um ventilador, e pelo menos uma bandeja configurada para conter o material de captura de água, e

29 / 36 em que cada unidade de sorção de umidade é configurada para operar em um ou mais ciclos, em que cada ciclo compreende um modo de adsorção seguido por um modo de dessorção; pelo menos um elemento de aquecimento, posicionado tanto (a) em cada unidade de sorção de umidade quanto (b) externamente a cada unidade de sorção de umidade; um condensador, posicionado entre a primeira unidade de sorção de umidade e a segunda unidade de sorção de umidade, em que o lado do condensador adjacente à unidade de sorção de umidade no modo de adsorção tem uma temperatura média mais alta do que o lado do condensador adjacente à unidade de sorção de umidade no modo de dessorção; e pelo menos uma fonte de energia, configurada para energizar os ventiladores e o elemento de aquecimento no sistema, em que, para cada unidade de sorção de umidade no modo de adsorção, o pelo menos um ventilador na unidade de sorção de umidade no modo de adsorção é configurado para direcionar o ar circundante na direção da pelo menos uma bandeja do material de captura de água, e pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante, e o pelo menos um ventilador na unidade de sorção de umidade no modo de adsorção direciona adicionalmente o ar para fora da unidade de sorção de umidade no modo de adsorção para resfriar pelo menos parcialmente o lado do condensador adjacente à mesma; em que, para cada unidade de sorção de umidade no modo de dessorção, o pelo menos um elemento de aquecimento é configurado para prover o calor que causa a liberação do vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água; e

30 / 36 em que o condensador é configurado para condensar o vapor d’água liberado a partir da unidade de sorção de umidade no modo de dessorção e para produzir a água líquida.

[00102] 8. O sistema da modalidade 7, em que as unidades de sorção de umidade são configuradas para operar em conjunto de maneira tal que a primeira unidade de sorção de umidade opere no modo de adsorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de dessorção, e a primeira unidade de sorção de umidade opere no modo de dessorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de adsorção.

[00103] 9. O sistema das modalidades 7 ou 8, em que o pelo menos um elemento de aquecimento fica posicionado externamente a cada unidade de sorção de umidade.

[00104] 10. O sistema da modalidade 9, em que o pelo menos um elemento de aquecimento compreende pelo menos um aquecedor solar e pelo menos um ventilador, em que o pelo menos um ventilador em cada elemento de aquecimento direciona o ar liberado a partir da unidade de sorção de umidade no modo de adsorção para o interior do pelo menos um aquecedor solar, e em que o pelo menos um aquecedor solar é configurado para aquecer o ar que circunda a unidade de sorção de umidade no modo de dessorção para prover indiretamente o calor que causa a liberação do vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água na mesma.

[00105] 11. O sistema das modalidades 7 ou 8, em que o pelo menos um elemento de aquecimento fica posicionado em cada unidade de sorção de umidade.

[00106] 12. O sistema da modalidade 11, em que o pelo menos um elemento de aquecimento é incorporado na pelo menos uma bandeja e fica em contato com pelo menos uma parte do material de captura de água.

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[00107] 13. O sistema das modalidades 11 ou 12, em que o pelo menos um elemento de aquecimento é pelo menos um aquecedor resistivo configurado para aquecer diretamente o material de captura de água que causa a liberação do vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água na unidade de sorção de umidade no modo de dessorção.

[00108] 14. O sistema de qualquer uma das modalidades 7 a 13, que compreende adicionalmente um tanque de armazenamento de água.

[00109] 15. O sistema de qualquer uma das modalidades 7 a 14, em que a fonte de energia compreende pelo menos um painel solar, ou uma fonte de energia elétrica, ou uma combinação dos mesmos.

[00110] 16. O sistema de qualquer uma das modalidades 7 a 15, que compreende adicionalmente: pelo menos um sensor, configurado para detectar o nível de saturação do material de captura de água em cada unidade de sorção de umidade; e pelo menos um controlador, configurado para receber entrada a partir do pelo menos um sensor em relação ao nível de saturação do material de captura de água em cada unidade de sorção de umidade, e para ativar o elemento de aquecimento quando um nível de saturação pré-determinado for alcançado.

[00111] 17. O sistema de qualquer uma das modalidades 7 a 16, em que o material de captura de água compreende a estrutura de metal orgânico.

[00112] 18. O sistema da modalidade 17, em que a estrutura de metal orgânico é: MOF-801 [Zr6O4(OH)4(fumarato)6], MOF-841 [Zr6O4(OH)4(MTB)3(H2O)2, em que MTB é 4,4’,4’’,4’’’-metanotetrailtetrabenzoato], fumarato de alumínio [Al(OH)(fumarato)], CAU-10 [Al(OH)(benzeno-1,3-dicarboxilato)], ou

32 / 36 MOF-303 [Al(OH)(HPDC), HPDC=1H-pirazol-3,5- dicarboxilato], ou qualquer combinação dos mesmos.

[00113] 19. Um método de captação de água a partir do ar circundante usando um sistema de captação de umidade atmosférica que compreende uma primeira unidade de sorção de umidade, uma segunda unidade de sorção de umidade, e um condensador, em que o condensador fica posicionado entre a primeira unidade de sorção de umidade e a segunda unidade de sorção de umidade, o método compreendendo: direcionar o ar circundante na direção de pelo menos uma bandeja do material de captura de água em uma primeira unidade de sorção de umidade do sistema de captação de umidade atmosférica, em que a primeira unidade de sorção de umidade está operando em um modo de adsorção, e em que pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante; direcionar o ar para fora da primeira unidade de sorção de umidade para resfriar pelo menos parcialmente o lado do condensador adjacente à mesma; aquecer uma segunda unidade de sorção de umidade do sistema de captação de umidade atmosférica para liberar o vapor d’água que é liberado a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água, em que a segunda unidade de sorção de umidade está operando em uma fase de dessorção; e condensar o vapor d’água liberado usando o condensador para produzir a água líquida, em que a primeira unidade de sorção de umidade e a segunda unidade de sorção de umidade operam juntas de maneira tal que a primeira unidade de sorção de umidade opere no modo de adsorção quando a segunda

33 / 36 unidade de sorção de umidade operar no modo de dessorção.

[00114] 20. O método da modalidade 19, em que o aquecimento da segunda unidade de sorção de umidade é realizado por pelo menos um elemento de aquecimento posicionado externamente à segunda unidade de sorção de umidade.

[00115] 21. O método da modalidade 20, em que o pelo menos um elemento de aquecimento compreende pelo menos um aquecedor solar e pelo menos um ventilador, e em que o aquecimento da segunda unidade de sorção de umidade compreende: direcionar o ar liberado a partir da primeira unidade de sorção de umidade que opera no modo de adsorção no interior do pelo menos um aquecedor solar; e aquecer o ar que circunda a segunda unidade de sorção de umidade que opera no modo de dessorção para prover indiretamente o calor para liberar o vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água na mesma.

[00116] 22. O método da modalidade 19, em que o aquecimento da segunda unidade de sorção de umidade é realizado por pelo menos um elemento de aquecimento posicionado na segunda unidade de sorção de umidade.

[00117] 23. O método da modalidade 22, em que o pelo menos um elemento de aquecimento fica em contato com pelo menos uma parte do material de captura de água na segunda unidade de sorção de umidade.

[00118] 24. O método das modalidades 22 ou 23, em que o pelo menos um elemento de aquecimento é pelo menos um aquecedor resistivo, e em que o aquecimento da segunda unidade de sorção de umidade compreende aquecer diretamente o material de captura de água na mesma para liberar o vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água.

[00119] 25. O método de qualquer uma das modalidades 19 a 24, que

34 / 36 compreende adicionalmente coletar a água líquida.

[00120] 26. O método de qualquer uma das modalidades 19 a 25, que compreende adicionalmente armazenar a água líquida.

[00121] 27. O método de qualquer uma das modalidades 19 a 26, que compreende adicionalmente: comutar os modos na primeira unidade de sorção de umidade e na segunda unidade de sorção de umidade depois que a adsorção estiver completa na primeira unidade de sorção de umidade e a dessorção estiver completa na segunda unidade de sorção de umidade, em que a primeira unidade de sorção de umidade opera no modo de dessorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de adsorção.

[00122] 28. O método da modalidade 27, que compreende adicionalmente: direcionar o ar circundante na direção de pelo menos uma bandeja do material de captura de água na segunda unidade de sorção de umidade, e em que pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante; direcionar o ar para fora da segunda unidade de sorção de umidade para resfriar pelo menos parcialmente o lado do condensador adjacente à mesma; aquecer a primeira unidade de sorção de umidade para liberar o vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água; e condensar o vapor d’água liberado usando o condensador para produzir a água líquida adicional.

[00123] 29. O método de qualquer uma das modalidades 19 a 27, em que o material de captura de água compreende a estrutura de metal orgânico.

[00124] 30. O método da modalidade 29, em que a estrutura de metal orgânico é:

35 / 36 MOF-801 [Zr6O4(OH)4(fumarato)6], MOF-841 [Zr6O4(OH)4(MTB)3(H2O)2, em que MTB é 4,4’,4’’,4’’’-metanotetrailtetrabenzoato], fumarato de alumínio [Al(OH)(fumarato)], CAU-10 [Al(OH)(benzeno-1,3-dicarboxilato)], ou MOF-303 [Al(OH)(HPDC), HPDC=1H-pirazol-3,5- dicarboxilato], ou qualquer combinação dos mesmos. Referências

[00125] (1) Gleick, P.H. Water in crisis: a guide to the world’s fresh water resources.; Oxford University Press: New York, 1993.

[00126] (2) Park, K.-C.; Chhatre, S.S.; Srinivasan, S.; Cohen, R.E.; McKinley, G.H. Langmuir 2013, 29 (43), 13269-13277.

[00127] (3) Klemm, O.; Schemenauer, R.S.; Lummerich, A.; Cereceda, P.; Marzol, V.; Corell, D.; van Heerden, J.; Reinhard, D.; Gherezghiher, T.; Olivier, J.; Osses, P.; Sarsour, J.; Frost, E.; Estrela, M.J.; Valiente, J.A.; Fessehaye, G.M. Ambio 2012, 41 (3), 221-234.

[00128] (4) Schemenauer, R.S.; Cereceda, P. J. Appl. Meteorol. 1994, 33 (11), 1313-1322.

[00129] (5) Wahlgren, R.V. Water Res. 2001, 35 (1), 1-22.

[00130] (6) Muselli, M.; Beysens, D.; Marcillat, J.; Milimouk, I; Nilsson, T.; Louche, A. Atmos. Res. 2002, 64, 297-312.

[00131] (7) Clus, O.; Ortega, P.; Muselli, M.; Milimouk, I.; Beysens, D. J. Hydrol. 2008, 361, 159-171.

[00132] (8) Lee, A.; Moon, M.-W.; Lim, H.; Kim, W.-D.; Kim, H.-Y. Langmuir 2012, 28, 10183-10191.

[00133] (9) Furukawa, H.; Gandara, F.; Zhang, Y.-B.; Jiang, J.; Queen, W.-L.; Hudson, M.R.; Yaghi, O.M. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4369-4381.

[00134] (10) Fathieh, F.; Kalmutzki, M.J.; Kapustin, E.A.; Waller, P.J.;

36 / 36 Yang, J.; Yaghi, O.M. Sci. Adv. 2018, 4, eaat3198

[00135] (11) Canivet, J.; Fateeva, A.; Guo, Y.; Coasne, B.; Farrusseng, D. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 5594-5617.

Claims (33)

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de captação de umidade atmosférica, caracterizado pelo fato de que compreende dois leitos de estrutura de metal orgânico (MOF), um aquecedor, um painel fotovoltaico que energiza dois ventiladores, e um condensador tendo dois lados, operativamente configurado em: a) um modo de adsorção em que o ar ambiente é soprado por um dos ventiladores através de um dos leitos de MOF para um lado do condensador, em que a MOF adsorve a água a partir do ar ambiente para formar o ar seco; b) um modo de regeneração em que o ar seco é soprado pelo outro ventilador através do outro leito de MOF para o outro lado do condensador, em que o aquecedor aquece o ar seco, o ar seco aquecido dessorve a água a partir da MOF, e o ar umidificado libera a água no condensador; e em que os leitos de MOF são intercambiáveis para ciclar entre os modos de regeneração e de adsorção de água.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecedor é um aquecedor solar.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecedor é um aquecedor elétrico.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o aquecedor é energizado por um painel fotovoltaico.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o aquecedor é energizado pelo mesmo painel fotovoltaico que energiza os ventiladores.

6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que: a) o ar ambiente está em 30-40 °C; b) o ar aquecido está em 80-90 °C;

c) o ar seco está em < 10% de umidade relativa; d) o ar umidificado está em > 70% de umidade relativa; e/ou e) o sistema produz 1 litro por quilograma de sorvente por dia.

7. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o metal da MOF é selecionado a partir de zircônio, níquel, ferro, cobre, manganês e alumínio.

8. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a MOF é: MOF-801 [Zr6O4(OH)4(fumarato)6], MOF-841 [Zr6O4(OH)4(MTB)3(H2O)2, em que MTB é 4,4’,4’’,4’’’-metanotetrailtetrabenzoato], fumarato de alumínio [Al(OH)(fumarato)], CAU-10 [Al(OH)(benzeno-1,3-dicarboxilato)], ou MOF-303 [Al(OH)(HPDC), HPDC=1H-pirazol-3,5- dicarboxilato].

9. Método de captação de água atmosférica, caracterizado pelo fato de que compreende operar o sistema como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

10. Sistema de captação de umidade atmosférica, caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira unidade de sorção de umidade e uma segunda unidade de sorção de umidade, em que cada unidade de sorção de umidade compreende independentemente: pelo menos um ventilador, e pelo menos uma bandeja configurada para conter o material de captura de água, e em que cada unidade de sorção de umidade é configurada para operar em um ou mais ciclos, em que cada ciclo compreende um modo de adsorção seguido por um modo de dessorção; pelo menos um elemento de aquecimento, posicionado tanto (a) em cada unidade de sorção de umidade quanto (b) externamente a cada unidade de sorção de umidade; um condensador, posicionado entre a primeira unidade de sorção de umidade e a segunda unidade de sorção de umidade, em que o lado do condensador adjacente à unidade de sorção de umidade no modo de adsorção tem uma temperatura média mais alta do que o lado do condensador adjacente à unidade de sorção de umidade no modo de dessorção; e pelo menos uma fonte de energia, configurada para energizar os ventiladores e o elemento de aquecimento no sistema, em que, para cada unidade de sorção de umidade no modo de adsorção, o pelo menos um ventilador na unidade de sorção de umidade no modo de adsorção é configurado para direcionar o ar circundante na direção da pelo menos uma bandeja do material de captura de água, e pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante, e o pelo menos um ventilador na unidade de sorção de umidade no modo de adsorção direciona adicionalmente o ar para fora da unidade de sorção de umidade no modo de adsorção para resfriar pelo menos parcialmente o lado do condensador adjacente à mesma; em que, para cada unidade de sorção de umidade no modo de dessorção, o pelo menos um elemento de aquecimento é configurado para prover o calor que causa a liberação do vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água; e em que o condensador é configurado para condensar o vapor d’água liberado a partir da unidade de sorção de umidade no modo de dessorção e para produzir a água líquida.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as unidades de sorção de umidade são configuradas para operar em conjunto de maneira tal que a primeira unidade de sorção de umidade opere no modo de adsorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de dessorção, e a primeira unidade de sorção de umidade opere no modo de dessorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de adsorção.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento de aquecimento fica posicionado externamente a cada unidade de sorção de umidade.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento de aquecimento compreende pelo menos um aquecedor solar e pelo menos um ventilador, em que o pelo menos um ventilador em cada elemento de aquecimento direciona o ar liberado a partir da unidade de sorção de umidade no modo de adsorção para o interior do pelo menos um aquecedor solar, e em que o pelo menos um aquecedor solar é configurado para aquecer o ar que circunda a unidade de sorção de umidade no modo de dessorção para prover indiretamente o calor que causa a liberação do vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água na mesma.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento de aquecimento fica posicionado em cada unidade de sorção de umidade.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento de aquecimento é incorporado na pelo menos uma bandeja e fica em contato com pelo menos uma parte do material de captura de água.

16. Sistema de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento de aquecimento é pelo menos um aquecedor resistivo configurado para aquecer diretamente o material de captura de água que causa a liberação do vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água na unidade de sorção de umidade no modo de dessorção.

17. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um tanque de armazenamento de água.

18. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 17, caracterizado pelo fato de que a fonte de energia compreende pelo menos um painel solar, ou uma fonte de energia elétrica, ou uma combinação dos mesmos.

19. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: pelo menos um sensor, configurado para detectar o nível de saturação do material de captura de água em cada unidade de sorção de umidade; e pelo menos um controlador, configurado para receber entrada a partir do pelo menos um sensor em relação ao nível de saturação do material de captura de água em cada unidade de sorção de umidade, e para ativar o elemento de aquecimento quando um nível de saturação pré-determinado for alcançado.

20. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 19, caracterizado pelo fato de que o material de captura de água compreende a estrutura de metal orgânico.

21. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 19, caracterizado pelo fato de que o material de captura de água compreende MOF-801, MOF-841, fumarato de alumínio, CAU-10, ou MOF-

303, ou qualquer combinação dos mesmos.

22. Método de captação de água a partir do ar circundante, caracterizado pelo fato de que usa um sistema de captação de umidade atmosférica que compreende uma primeira unidade de sorção de umidade, uma segunda unidade de sorção de umidade, e um condensador, em que o condensador fica posicionado entre a primeira unidade de sorção de umidade e a segunda unidade de sorção de umidade, em que o método compreende: direcionar o ar circundante na direção de pelo menos uma bandeja do material de captura de água em uma primeira unidade de sorção de umidade do sistema de captação de umidade atmosférica, em que a primeira unidade de sorção de umidade está operando em um modo de adsorção, e em que pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante; direcionar o ar para fora da primeira unidade de sorção de umidade para resfriar pelo menos parcialmente o lado do condensador adjacente à mesma; aquecer uma segunda unidade de sorção de umidade do sistema de captação de umidade atmosférica para liberar o vapor d’água que é liberado a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água, em que a segunda unidade de sorção de umidade está operando em uma fase de dessorção; e condensar o vapor d’água liberado usando o condensador para produzir a água líquida, em que a primeira unidade de sorção de umidade e a segunda unidade de sorção de umidade operam juntas de maneira tal que a primeira unidade de sorção de umidade opere no modo de adsorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de dessorção.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o aquecimento da segunda unidade de sorção de umidade é realizado por pelo menos um elemento de aquecimento posicionado externamente à segunda unidade de sorção de umidade.

24. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento de aquecimento compreende pelo menos um aquecedor solar e pelo menos um ventilador, e em que o aquecimento da segunda unidade de sorção de umidade compreende: direcionar o ar liberado a partir da primeira unidade de sorção de umidade que opera no modo de adsorção no interior do pelo menos um aquecedor solar; e aquecer o ar que circunda a segunda unidade de sorção de umidade que opera no modo de dessorção para prover indiretamente o calor para liberar o vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água na mesma.

25. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o aquecimento da segunda unidade de sorção de umidade é realizado por pelo menos um elemento de aquecimento posicionado na segunda unidade de sorção de umidade.

26. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento de aquecimento fica em contato com pelo menos uma parte do material de captura de água na segunda unidade de sorção de umidade.

27. Método de acordo com a reivindicação 25 ou 26, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento de aquecimento é pelo menos um aquecedor resistivo, e em que o aquecimento da segunda unidade de sorção de umidade compreende aquecer diretamente o material de captura de água na mesma para liberar o vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água.

28. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações

22 a 27, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente coletar a água líquida.

29. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 28, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente armazenar a água líquida.

30. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 29, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: comutar os modos na primeira unidade de sorção de umidade e na segunda unidade de sorção de umidade depois que a adsorção estiver completa na primeira unidade de sorção de umidade e a dessorção estiver completa na segunda unidade de sorção de umidade, em que a primeira unidade de sorção de umidade opera no modo de dessorção quando a segunda unidade de sorção de umidade operar no modo de adsorção.

31. Método de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: direcionar o ar circundante na direção de pelo menos uma bandeja do material de captura de água na segunda unidade de sorção de umidade, e em que pelo menos uma parte do material de captura de água adsorve a umidade a partir do ar circundante; direcionar o ar para fora da segunda unidade de sorção de umidade para resfriar pelo menos parcialmente o lado do condensador adjacente à mesma; aquecer a primeira unidade de sorção de umidade para liberar o vapor d’água a partir de pelo menos uma parte do material de captura de água; e condensar o vapor d’água liberado usando o condensador para produzir a água líquida adicional.

32. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 31, caracterizado pelo fato de que o material de captura de água compreende a estrutura de metal orgânico.

33. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 31, caracterizado pelo fato de que o material de captura de água compreende MOF-801, MOF-841, fumarato de alumínio, CAU-10, ou MOF- 303, ou qualquer combinação dos mesmos.

radiação radiação solar solar

Petição 870210014473, de 11/02/2021, pág. 57/63 aquecedor solar painel solar fotovoltaico ventilador 1/6 leito de MOF leito de MOF água condensador (trocador de calor)

radiação solar painel solar

Petição 870210014473, de 11/02/2021, pág. 58/63 fotovoltaico ventilador leito de MOF leito de MOF 2/6 ventilador água aquecedor resistivo condensador (trocador de calor)

painel solar PV aquecedor aquecedor solar solar

Petição 870210014473, de 11/02/2021, pág. 59/63 ventilador ventilador inativo ventilador ativo inativo ventilador ativo condensador 3/6 ventilador leito de MOF leito de MOF inativo (dessorção) (dessorção)

ventilador ativo água painel solar PV aquecedor aquecedor solar solar

Petição 870210014473, de 11/02/2021, pág. 60/63 ventilador ventilador ventilador ativo inativo inativo ventilador ativo condensador 4/6 ventilador inativo leito de MOF leito de MOF (dessorção) (dessorção) ventilador ativo água painel solar PV

Petição 870210014473, de 11/02/2021, pág. 61/63 ventilador inativo ventilador ativo condensador 5/6 aquecedor resistivo inativo leito de MOF leito de MOF (dessorção) (dessorção) ventilador ventilador ativo inativo aquecedor resistivo ativo água painel solar PV

Petição 870210014473, de 11/02/2021, pág. 62/63 ventilador inativo ventilador ativo condensador 6/6 aquecedor resistivo inativo leito de MOF leito de MOF (dessorção) (dessorção)

ventilador ventilador inativo inativo aquecedor resistivo ativo água