Revisão sistemática e análise bibliométrica sobre a sorção de água atmosférica com espacialização na região semiárida brasileira

Abstract

Esta pesquisa realizou uma revisão sistemática e uma análise bibliométrica abrangente sobre as tecnologias de captação de água atmosférica (Atmospheric Water Harvesting – AWH), com foco em seu enquadramento e potencial de aplicação nas condições climáticas do Semiárido Brasileiro. Foram analisados 1.562 artigos indexados nas bases Scopus e Web of Science, dos quais 362 atenderam aos critérios de inclusão estabelecidos pelo protocolo PRISMA. Os resultados indicaram um crescimento expressivo da produção científica a partir de 2020, impulsionado principalmente por grupos de pesquisa asiáticos e por estudos experimentais voltados ao desenvolvimento de materiais sorventes avançados, como metal–organic frameworks (MOFs), hidrogéis, aerogéis e compósitos contendo sais higroscópicos.Entre os 198 dispositivos identificados, a maioria (93%) baseou-se em tecnologias de sorção, que exploram a afinidade higroscópica dos materiais, enquanto apenas 7% utilizaram métodos ativos de resfriamento e condensação. De modo geral, os sistemas apresentaram desempenho eficiente em faixas de umidade relativa entre 20% e 60%, abrangendo condições áridas e semiáridas. Os dispositivos baseados em MOFs demonstraram estabilidade operacional mesmo sob umidades inferiores a 30%, enquanto hidrogéis e compósitos salinos mantiveram elevada capacidade de sorção em níveis intermediários, com dessorção passiva induzida por radiação solar, evidenciando a compatibilidade dessas tecnologias com ambientes de baixa disponibilidade hídrica.A análise espaço-temporal de dados climáticos provenientes de 110 estações automáticas do INMET, no período de 2004 a 2023, indicou umidade relativa média anual em torno de 58%, temperaturas médias superiores a 26 °C e regime pluviométrico concentrado entre os meses de novembro e abril. Com base nesses parâmetros, foi desenvolvido um modelo metodológico integrado fundamentado na Análise Hierárquica de Processos (AHP), que permitiu ponderar as variáveis climáticas e gerar um mapa de aptidão para a aplicação das tecnologias de sorção atmosférica. As áreas de maior potencial identificadas concentram-se no norte da Bahia, sertão de Pernambuco, sul do Piauí e norte de Minas Gerais, onde predominam condições favoráveis à aplicação de dispositivos baseados em sorventes, em função da baixa umidade relativa e da elevada insolação, que favorecem a dessorção solar. Por outro lado, regiões do Semiárido com maiores índices de umidade relativa, especialmente nas porções leste e de transição climática, mostram também potencial focados nos dispositivos de produção ativa e de resfriamento e condensação. De forma integrada, os resultados demonstram que as tecnologias de sorção atmosférica se configuram como uma alternativa complementar, descentralizada e ambientalmente sustentável para o fortalecimento da segurança hídrica e da resiliência climática no Semiárido Brasileiro.

This study performed a comprehensive systematic review and bibliometric analysis of atmospheric water harvesting (AWH) technologies, focusing on their conceptual framework and potential applicability within the climatic conditions of the Brazilian semi-arid region. A total of 1,562 articles indexed in the Scopus and Web of Science databases were analyzed, of which 362 met the inclusion criteria established by the PRISMA protocol. The results indicated significant growth in scientific production since 2020, driven primarily by Asian research groups and experimental studies focused on the development of advanced sorbent materials, such as metal–organic frameworks (MOFs), hydrogels, aerogels, and hygroscopic salt composites. Among the 198 devices identified, the majority (93%) were based on sorption technologies, which exploit the hygroscopic affinity of materials, while only 7% utilized active cooling and condensation methods. Overall, the systems exhibited efficient performance within relative humidity ranges of 20% to 60%, covering both arid and semi-arid conditions. MOFbased devices demonstrated operational stability even under humidity levels below 30%, while hydrogels and salt composites maintained high sorption capacity at intermediate levels, with passive desorption induced by solar radiation, confirming the compatibility of these technologies with low water-availability environments. Spatio-temporal analysis of climatic data from 110 INMET automatic stations (2004–2023) indicated an average annual relative humidity of approximately 58%, mean temperatures above 26 °C, and a rainfall regime concentrated between November and April. Based on these parameters, an integrated methodological model was developed using the Analytic Hierarchy Process (AHP) to weight climatic variables and generate a suitability map for atmospheric sorption technologies. The areas with the highest potential were identified in northern Bahia, the Pernambuco sertão, southern Piauí, and northern Minas Gerais, where favorable conditions for sorbent-based devices prevail due to low relative humidity and high solar irradiance, which enhance solar desorption. Conversely, semi-arid regions with higher relative humidity, particularly in eastern and transitional zones, also show potential for active cooling and condensation-based devices. Integrated results demonstrate that atmospheric sorption technologies represent a complementary, decentralized, and environmentally sustainable alternative for strengthening water security and climate resilience in the Brazilian semi-arid region.