Inventores turcomenos combatem a escassez de água

Dezembro de 2020

R.A. Karliev, Advogado de PI, Ashgabat, Turcomenistão

A água cobre mais de 70% da superfície terrestre, mas a água doce necessária para sustentar a agricultura e os serviços industriais e municipais constitui apenas uma fração dos recursos hídricos do planeta. É por isso que é imperativo desenvolver novas formas de utilização das fontes de água doce existentes de maneira responsável e buscar novas fontes de água doce.

As condições áridas do Turcomenistão significam que tecnologias inovadoras de economia de água são essenciais para melhorar as capacidades agrícolas do país. (Foto: Dusan Popovic / iStock / Getty Images Plus)

Em países como o Turcomenistão, que dispõem de grandes extensões de terras áridas, o desenvolvimento agrícola é retardado pelos altos níveis de salinidade do solo e pela grave escassez de água doce. A maior parte das culturas não pode tolerar solos salinos. Altos níveis de salinidade podem resultar em baixos rendimentos ou até mesmo no comprometimento das colheitas. A escassez de água doce também inibe os esforços para a reivindicação de novas terras para a produção agrícola. No Turcomenistão, apenas 11,5% da superfície terrestre do país são utilizados para o desenvolvimento agrícola. Somente com uma utilização mais eficiente dos recursos hídricos será possível cultivar 20% do seu território.

Até 80% das terras irrigadas do país encontram-se nas proximidades de águas salinas, que estão entre um e dois metros abaixo da superfície. A esta profundidade, o solo torna-se muito rapidamente salino. A água sobe através de capilares do solo até a superfície da terra e evapora-se, deixando concentrações de sal no solo e na superfície. Isto acarreta perdas de fertilidade do solo.

No Turcomenistão, apenas 11,5% da superfície das terras do país são utilizados para o desenvolvimento agrícola.

A salinidade do solo também cria um ambiente favorável para ervas daninhas, insetos e outras pragas. No Turquemenistão, esses desafios tornam-se ainda mais difíceis devido aos terremotos, que ocorrem bastante frequência. Numa tentativa de superar tais desafios, os inventores turcomenos apresentaram várias soluções engenhosas para reduzir os níveis de água subterrânea, dessalinizar a terra e garantir fontes alternativas de água doce.

Uma ferramenta pouco dispendiosa para a dessalinização do solo

Inventores como Gennady Galifanov e Victor Vavilov observaram que o excesso de sal dos tijolos de argila utilizados na construção civil formava uma crosta externa inestética na fachada dos prédios – um processo conhecido como eflorescência –, dificultando a manutenção das paredes dos edifícios. Este mesmo processo de eflorescência ocorre em terrenos que se encontram acima de fontes de água subterrânea salina.

Deposição de sal no deserto de Karakum, Turcomenistão. Altos níveis de salinidade do solo apresentam desafios significativos para a produção agrícola no Turcomenistão, impactando muito a fertilidade do solo e o rendimento das culturas. (Foto: Arterra Picture Library / Alamy Stock Photo)

Intrigados por esse processo, Gennady Galifanov e Victor Vavilov encontraram uma maneira de converter esse processo de salinização natural em uma ferramenta de dessalinização. Ao fazerem isto, eles desenvolveram vários dispositivos tecnológicos para extrair sal do solo e capturar, ao mesmo tempo, água para irrigação através de um processo de condensação. A tecnologia, desenvolvida há 30 anos em 1988-1989, foi protegida com os certificados de autoria da URSS n° 1547789, n° 1634641, n° 1638110, n° 1654261 e n° 1761681, que produziam, nessa época, os mesmos efeitos legais que uma patente.

Sobre os certificados de autoria

Os certificados de autoria existiam durante o período soviético. Tais certificados produziam os mesmos efeitos legais que uma patente. Contrariamente às patentes, as invenções protegidas por certificados de autoria eram propriedade do Estado e podiam ser utilizadas por qualquer pessoa, sem a autorização do autor. O inventor ou autor recebia uma pequena percentagem da receita anual gerada pela invenção. 

Ao contrário dos métodos tradicionais de dessalinização da terra, esses dispositivos oferecem uma solução econômica para a remoção de resíduos de fertilizantes e pesticidas da água de superfície. O processo de dessalinização é 80 vezes mais barato do que os métodos convencionais e o custo de captação de água para irrigação é cinco vezes mais baixo do que para esses métodos. Este processo também permite a colheita de até 13 toneladas de sais secos e 800 metros cúbicos de água doce por hectare.

Vários projetos-piloto demonstraram o enorme potencial dessas invenções para a recuperação de terras. A tecnologia é bastante simples. Em terrenos nos quais as águas subterrâneas ficam entre 1,3 e 2 metros abaixo da superfície, uma escavadeira de trincheira corta fendas (20 a 30 cm de largura e 1 a 1,7 metros de profundidade) a cada 10 a 20 metros. As faixas de terra entre cada fenda são cobertas com cobertura de palha para reduzir a evaporação da umidade superficial. Com esta tecnologia, a umidade desloca-se no sentido vertical através dos capilares do solo e evapora-se quando atinge a superfície, onde o minério de sal – que é praticamente destituído de impurezas – é depositado.

Sobre o nosso planeta e a água

Você sabia que:

  • Um quilômetro cúbico de nuvens contém cerca de 2.000 toneladas de água;
  • Todos os anos, 520 mil quilômetros cúbicos de água se evaporam da superfície da Terra e que a mesma quantidade se precipita, sendo isto comparável ao volume do Mar Negro (492,6 mil km3 de água);
  • A umidade na atmosfera muda 40 vezes por ano, ou a cada nove dias, em média;
  • 70% de toda a umidade atmosférica permanece dentro dos primeiros 3,5 quilômetros da superfície da Terra, contendo os primeiros 5 quilômetros 90% do vapor de água total?
Fonte: The World of Water (O Mundo da Água), de Vladimir Derpgolts

O mecanismo de dessalinização da terra mostrado na Figura 1 inspirou, desde então, uma série de outras tecnologias que extraem água doce e recolhem sais secos de água salgada. Contrariamente às plantas de dessalinização tradicionais, essas tecnologias não produzem quaisquer subprodutos prejudiciais ao meio ambiente. São alimentadas por energia solar e podem produzir cerca de 2.000 litros de água doce por ano, por metro quadrado de terreno. Tal produção é mais do que o dobro da de plantas tradicionais.

Noventa e nove por cento da biomassa radicular de plantas agrícolas permanecem no solo a uma profundidade de 60 a 120 centímetros, a partir da qual elas extraem umidade e nutrientes para o seu desenvolvimento.

Os custos de produção também são significativamente mais baixos do que o das operações convencionais. Essas tecnologias podem ser utilizadas em plantas  estacionárias e em plantas móveis e podem tratar água de qualquer concentração de sal para produzir sais secos para a indústria química. Infelizmente, até o momento os inventores não conseguiram assegurar o investimento necessário para a comercialização de suas invenções no Turcomenistão ou em qualquer outro lugar. 

Tecnologias para uma gestão otimizada da água doce

No Turcomenistão, a tecnologia inovadora de irrigação
com vista a apoiar o uso eficiente de recursos hídricos
é a chave para disponibilizar mais terras para
a produção. (Foto: Cortesia de R.A. Karliev)

Noventa e nove por cento da biomassa radicular das plantas agrícolas permanecem no solo, a uma profundidade de 60 a 120 centímetros, a partir do qual extraem umidade e nutrientes para o seu desenvolvimento. Assim, para que as plantas possam se desenvolver, a água dos sistemas de irrigação precisa penetrar no solo a essas profundidades. Mas a penetração de água além dessas profundidades pode resultar em lixiviação de solos de nutrientes e em desperdício de água doce.

Para resolver esse problema, Gennady Galifanov e Victor Vavilov desenvolveram uma gama de dispositivos de sinalização de irrigação para garantir que os sistemas de irrigação otimizem o crescimento da planta, minimizando a perda de água. Quando a camada da raiz está suficientemente úmida, o dispositivo indica ao operador que deve suspender a irrigação. Quando a umidade do solo baixa até limites críticos, o dispositivo assinala a necessidade de recomeçar a irrigação. O processo repete-se periodicamente, à medida que crescem as culturas. Este engenhoso dispositivo elimina qualquer perda de água e de nutrientes além da zona radicular e reduz a carga de drenagem mecânica.

O excesso de água é canalizado para além da área irrigada, através de um sistema de tubos que ficam 2 a 2,5 metros abaixo do solo, para criar um sistema fechado de drenagem. Alternativamente, um sistema de drenagem aberto de canais de drenagem escavados com profundidade de 3 a 4 metros pode ser utilizado. A água que escoa para fora da camada radicular através de um sistema fechado de drenagem é descarregada em uma rede de drenos abertos e depois descarregada através de uma rede de canais de drenagem maiores (coletores) em reservatórios naturais ou artificiais (ou depressões). Na medida em que impedem o encharcamento e a salinização de terrenos irrigados, essas soluções de drenagem permitem uma melhor gestão dos recursos de água doce e aumentam a produtividade agrícola através do uso mais eficiente de fertilizantes e pesticidas. 

Esses dispositivos foram testados com sucesso nos campos de algodão do Turcomenistão e são protegidos em vários países da região através de uma série de certificados de autoria e de patentes, como os seguintes: certificados de autoria n° 1680019, n° 1681772, n° 1743480, n°1757533, n° 1787373, n° 1804751, e patente da Federação Russa n° 2050117, patente da Eurásia n° 027647.

Otimização dos canais de irrigação por filtragem profunda

Figura 1: Contrariamente aos métodos tradicionais de dessalinização,
este dispositivo ecológico e outros inventados por Gennady Galifanov
e Victor Vavilov oferecem soluções econômicas para a remoção de
resíduos de fertilizantes e pesticidas da água de superfície.

Até 35% da água doce é perdida em canais de irrigação de filtragem profunda que se encontram em solos arenosos e que são revestidos com lajes de concreto. As juntas dessas lajes são um ponto vulnerável nesses sistemas. As variações de temperatura frequentemente enfraquecem e destroem as vedações, reduzindo assim significativamente a capacidade de filtragem dos canais.

Para resolver o problema, Gennady Galifanov, Shabanova Larisa, Ata Annaniyazov e outros criaram juntas resistentes à decadência térmica e biológica. Mais uma vez, os inventores procuraram proteger sua solução inovadora através de direitos de PI, sob a forma de certificados de autoria e de patentes – certificados de autoria: n° 1541339, n° 1708933, n° 1715941, n° 1715942, n° 1723236, n° 1728339, n° 1730340 e n° 1788130, bem como patentes da Federação da Rússia n° 2012707, n° 2029821 e n° 2031194.

Com exceção da Patente Eurasiana n° 027647, todos os direitos de PI acima mencionados são de domínio público. Uma descrição detalhada dessas tecnologias pode ser consultada on-line. Alternativamente, os inventores fornecerão cópias dos certificados de autoria e documentos de patente mediante solicitação.

Até 35% da água doce perdem-se em canais de irrigação de filtragem profunda que se encontram em solos arenosos e são revestidos com lajes de concreto.

Os inventores querem que suas tecnologias sejam utilizadas para o benefício da sociedade. Esperam que outros reconhecerão o valor de suas conquistas e nelas se apoiarão para desenvolver novas tecnologias patenteáveis que possam melhorar ainda mais a relação custo-eficácia e a eficiência da gestão de recursos de água doce na Europa Central e Oriental, bem como para além de suas fronteiras. 

Infelizmente, por razões fora de seu controle, os inventores dessas tecnologias não foram capazes de levar suas soluções econômicas e ecológicas além do plano da experimentação bem-sucedida e acolheriam de muito bom grado uma oportunidade para explorar oportunidades de parcerias comerciais. Movidos pelo desejo de ajudar a melhorar o estado ecológico das terras irrigadas em zonas áridas, estão prontos para compartilhar seus conhecimentos, sua experiência e seus conselhos sobre a implementação prática dessas tecnologias de economia ecológica de água.

O dramaturgo irlandês George Bernard Shaw disse um dia que “Se você tiver uma maçã e eu outra maçã e se trocarmos essas maçãs, cada um de nós ficará com uma maçã. Mas, se você tiver uma ideia e eu outra ideia e se trocarmos nossas ideias, cada um de nós ficará com duas ideias”. Este é o valor das ideias e é por isso que temos de incentivar oportunidades para cientistas, inventores e formuladores de políticas para trocarem suas ideias, com vista a abrir caminhos para novos avanços tecnológicos.

Nossa capacidade de extrair umidade da atmosfera ainda se encontra em seus primórdios. Mas com a engenhosidade dos inventores e dos cientistas, bem como com um ambiente político que os apoie e a comercialização de seus produtos, será possível desenvolver formas eficientes e de baixo custo de mitigar e até mesmo de eliminar a escassez de água, encontrando outras formas ecológicas de aproveitar os vastos recursos da natureza.

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