Se o aquecimento global causar inundações catastróficas que inundam a maior parte das áreas urbanas costeiras do mundo até ao final do século, como vamos lidar com isso? A resposta de Jun Kamei, designer de biometria e cientista de materiais do Royal College of Art, é Amphibio – uma espécie de colete leve impresso em 3D feito de um polímero que age como uma brânquia artificial e um reservatório de respiração que permitirá que as pessoas fiquem nas megacidades submersas.
Desenhado em colaboração com o RCA-IIS Tokyo Design Lab, o Amphibio é a solução de Kamei para um futuro projectado em 2100, quando o aquecimento global derreteu as calotas de gelo e a subida dos oceanos afectou 30 por cento da população mundial. A reação intuitiva a tal desastre pode ser mover-se para o interior, mas Kamei acredita que uma idéia melhor seria adotar um estilo de vida semi-aquático usando algo como a guelra artificial do Anfíbio.
Parado na fase de conceito, o Anfíbio é uma guelra artificial biomimética que é baseada em aranhas mergulhadoras e insetos que têm uma superfície de pele super-hidrofóbica que lhes permite colher uma bolha de ar ao redor de seus corpos. Estas bolhas actuam como guelras que deixam entrar oxigénio dissolvido na água circundante e libertam dióxido de carbono.
Anfíbio usa o mesmo com um material hidrofóbico poroso especial e não especificado que é adequado para a impressão 3D para criar uma espécie de colete com vieiras feito de uma série de bexigas de ar que se alimentam de uma máscara que cobre o nariz e a boca. Kamei descreve o Amphibio como sendo o ponto intermediário entre o mergulho livre e o mergulho autônomo que permite que os mergulhadores permaneçam mais tempo debaixo d’água usando equipamentos mais leves.
Até agora, Kamei realizou testes de laboratório com uma bexiga de teste cheia de dióxido de carbono e suspensa num tanque para demonstrar a sua capacidade de absorver oxigénio. Ele admite que o projeto ainda tem um longo caminho a percorrer, citando o fato de que a superfície é muito pequena e precisa ser de pelo menos 32 m² (344 pés²) para reunir oxigênio suficiente para uma pessoa.
Embora Kamei reconheça o lado de engenharia do Amphibio, a tecnologia está muito longe de ser viável, muito menos prática. A idéia de uma brânquia artificial tem sido dominante desde que o pioneiro submarino Capitão Jacques Cousteau declarou em 1962 que o futuro da exploração do mar era a criação de “menfish” que vai respirar água. O problema é que existe um fosso muito grande entre a ideia e a realidade.
Desde que as primeiras experiências foram feitas usando membranas plásticas semipermeáveis para extrair oxigénio da água, os obstáculos para tornar a ideia prática rapidamente montada. No início, a tecnologia parecia uma vencedora, pois os pesquisadores colocaram hamsters em caixas de membrana submersas em tanques de peixes, mas fazer algo que faz o que uma brânquia de peixe faz é muito mais difícil.
Se você olhar para uma lista de vida marinha, você vai notar que nenhum dos mamíferos marinhos tem guelras. Existem várias razões para isso, mas uma das maiores é que os mamíferos têm metabolismos muito altos que requerem muito oxigénio para suportar. Se você tomar um litro (34 onças) de ar, ele conterá 200 ml (6,76 onças) de oxigênio. Mas se você tiver água, isso sai com apenas 5 a 10 ml (0,17 a 0,34 onças) de oxigênio por litro. Isso é bom para peixes de sangue frio, mas uma guelra artificial usada por uma pessoa deve processar 10 a 20 vezes mais água por volume do que ar, ou 100 litros (26,5 gal) por minuto com 100% de eficiência para manter o mergulhador vivo.
Isso significa que é necessário um número de coisas. Para começar, significa uma superfície muito grande comparável aos 50 a 75 m² (540 a 810 pés²) dos pulmões humanos e também significa uma grande quantidade de fluxo de água. É por isso que os primeiros designs de brânquias artificiais apresentavam membranas fortemente onduladas, enfiadas em grandes mochilas com baterias, tanques de ar de recarga e impulsores maciços para empurrar água através do dispositivo.
Não é aqui que os problemas acabam. Se oxigênio e dióxido de carbono podem passar através de uma brânquia artificial, os gases neutros também podem. Enquanto a brânquia pode pegar oxigênio da água, ela não pode pegar nitrogênio, então o nitrogênio nos pulmões do mergulhador, que perfaz 78 por cento, irá rapidamente se infiltrar e as mangueiras irão colapsar e a máscara respiratória irá inundar com água. Isto seria ainda pior com o Amphibio porque a camada de ar aprisionada pela superfície hidrofóbica seria reduzida e logo desapareceria à medida que o nitrogênio fosse difundido na água ao redor.
O mesmo se aplica à pressão. As brânquias artificiais funcionam melhor em águas muito rasas. Se o mergulhador descer mais do que alguns metros, a pressão da água irá, novamente, fazer cair as mangueiras e as bexigas e a máscara facial irá inundar. O mergulho não tem este problema porque foi projetado para compensar automaticamente usando um regulador, que fornece ar à pressão ambiente para uma determinada profundidade.
Nada disto invalida a ideia por detrás do Amphibio, mas precisa de muito mais trabalho a um nível muito básico para o tornar prático. Se alguma vez chegar ao mercado, pode ser bom ir mergulhar em alguma catedral inundada. Apesar de recomendarmos uma máscara, barbatanas, cinto de pesos e barbatanas em vez de um vestido de diafragma para a ocasião.
O vídeo abaixo mostra o teste do tanque de uma bexiga de anfíbios.