A 4.ª Fase da Água | Dr. Gerald Pollack | TEDxGuelphU

Gerald Pollack, Professor de Bioengenharia na Universidade de Washington, fez o Doutoramento em engenharia biomédica na Universidade da Pensilvânia em 1968. Mais tarde entrou para a faculdade da Universidade de Washington onde é hoje professor de Bioengenharia.

Nesta palestra, explica a teoria da quarta fase da água e a utilização que este fenómeno pode vir a ter.

Esta palestra foi feita num evento TEDx, usando o formato das Conferências TED, mas organizado de forma independente por uma comunidade local. Saiba mais em: http://ted.com/tedx

Obrigado.

A água é uma coisa bonita de se ver,

e penso que todos sabem
que somos dois terços de água

— sabem isso, não sabem? Certo.

Mas talvez não saibam que,
como a molécula da água é muito pequena,

esses dois terços traduzem-se
em 99% das vossas moléculas.

Pensem bem, 99% das vossas
moléculas são água.

Assim, o que os vossos sapatos
transportam por aí,

é essencialmente, uma bolha de água.

Ora bem, a questão é esta,

essas moléculas de água fazem alguma coisa
nas nossas células?

Essas moléculas estarão inativas

ou fazem alguma coisa de real interesse?

E, já agora, temos a certeza
de que a água é H₂O?

Lemos isso no manual,

mas é possível que haja alguma água
que não seja H₂O?

Estas perguntas
não têm respostas tão simples

como poderíamos julgar.

Na verdade, estamos no escuro
em relação à água, sabemos muito pouco.

Porque é que sabemos tão pouco?

Provavelmente, pensam
que a água é tão invasiva,

não passa duma simples molécula,

que devíamos saber tudo
acerca da água, não é?

Ou seja, seria de pensar
que está tudo ali.

Os cientistas pensam o mesmo.

Muitos cientistas pensam
que a água é tão simples

que devíamos saber tudo sobre ela.

Mas, na verdade, isso não acontece.

Para começar, vou mostrar-vos alguns
exemplos de coisas sobre a água

que devíamos saber, mas de que
não fazemos a menor ideia.

Isto é uma coisa que
vocês veem todos os dias.

Veem uma nuvem no céu e, provavelmente,
nunca fizeram a pergunta:

Como é que a água vai ali parar?

Ou seja, há ali apenas uma nuvem,

e a água está a evaporar-se
por toda a parte,

porque é que vai para aquela nuvem
que vocês veem?

Outra pergunta: São capazes de imaginar
gotas de água a flutuar sobre a água?

Julgamos que as gotas de água
se misturam instantaneamente com a água.

As gotas de água persistem
durante muito tempo.

Outro exemplo de andar por cima da água.

Este é um lagarto da América Central.

Como consegue andar por cima da água,
chamam-lhe o lagarto Jesus Cristo.

A princípio, vocês dirão:

"Eu sei qual é a resposta, a tensão
da superfície da água é forte".

Mas a ideia vulgar da tensão superficial

é que há uma única camada molecular
de água no topo

e que essa única camada molecular
é bastante para criar tensão suficiente

para aguentar o que lá pusermos em cima.

Penso que este é um exemplo
que não encaixa neste conceito.

Este é outro exemplo.
Dois "gobelets" de água.

Pomos dois elétrodos
e ligamos alta voltagem entre eles.

Forma-se uma ponte, e esta ponte
é feita de água, uma ponte de água.

Esta ponte mantém-se quando afastamos
um "gobelet" do outro "gobelet",

até a uma distância de quatro centímetros,

mantém-se indefinidamente.

Como é que conseguimos compreender isto?

O que eu quero dizer é que
há muitas coisas sobre a água

que devíamos perceber, mas não percebemos,

não percebemos minimamente.

Então, o que é que sabemos sobre a água?

Vocês aprenderam que a molécula da água

contém um oxigénio e dois hidrogénios.

É o que aprenderam nos manuais.
Sabemos isso.

Também sabemos que há
muitas moléculas de água

e que essas moléculas de água estão
sempre em movimento microscopicamente.

Sabemos isso. O que é que não sabemos
sobre a água?

Não sabemos nada sobre
o comportamento social da água.

O que é que eu quero dizer com social?

Digamos que estamos num bar
a conversar com o vizinho.

Não sabemos como é que as moléculas de água
partilham informações ou interagem,

e também não sabemos nada sobre
os movimentos das moléculas de água.

Como é que as moléculas de água
interagem umas com as outras,

e também como é que as moléculas de água
interagem com outras moléculas

como aquela lilás que está ali.

Uma incógnita.

Também quanto às fases da água.

Todos aprendemos que há uma fase sólida,

uma fase líquida e uma fase gasosa.

Mas, há cem anos,

havia uma certa ideia de que
podia haver uma quarta fase,

algures entre um sólido e um líquido.

Sir William Hardy,
um conhecido físico-químico,

exatamente há cem anos,

afirmou que havia uma quarta fase da água,

e que essa água era mais ordenada
do que outros tipos de água,

tinha mesmo uma consistência tipo gel.

Esta questão aparece-nos

— tudo isso foi esquecido porque,
à medida que os métodos evoluíram,

começaram a estudar-se as moléculas
em vez de conjuntos de moléculas —

porque as pessoas esqueceram-se
da coletividade das moléculas de água

e começaram a observar
— tal como na biologia —

começaram a observar
as moléculas individuais

e perderam de vista o conjunto.

Portanto, pensámos
voltar a olhar para isso

porque tínhamos uma certa ideia

de que é possível que esse elo em falta,
essa quarta fase,

podia ser o elo em falta

para podermos compreender os fenómenos
relativos à água, que não compreendemos.

Começámos a procurar algures
entre um sólido e um líquido.

As primeiras experiências que fizemos
levaram-nos a continuar.

Agarrámos num gel, que é o sólido,
e colocámo-lo junto de água.

Acrescentámos algumas partículas à água

porque tínhamos a sensação de que essas
partículas nos mostrariam qualquer coisa.

Podem ver que o que aconteceu:

as partículas começaram
a afastar-se da interface

entre o gel e a água

e mantiveram-se em movimento,
sempre em movimento.

Acabaram por parar a uma distância

que é praticamente o tamanho de um cabelo.

Isto pode parecer pequeno mas,
em termos de dimensão molecular,

é praticamente o infinito.

É uma dimensão enorme.

Assim, começámos a estudar
as propriedades desta zona,

a que chamámos, por razões óbvias,
a zona de exclusão,

porque praticamente
tudo o que pomos aqui é excluído,

é expelido dessa zona
à medida que ela se forma

Em vez de zona de exclusão,
usamos a abreviatura ZE.

Descobrimos que o tipo de materiais

que criavam ou nucleavam
este tipo de zona

— não apenas um gel, mas praticamente
tudo o que gosta de água —

ou seja, a chamada superfície hidrofílica,
fazia exatamente o mesmo,

criando a água ZE.

Quando se forma água ZE,
esta expele da água

todos os solutos ou partículas,
quaisquer que sejam.

Começámos a estudar as propriedades
e já andamos há bastantes anos

a observar as propriedades.

É mais ou menos assim:

Temos um material junto da água

e começam a formar-se
estas placas de camadas de EZ,

que aumentam e continuam
a aumentar uma a uma.

Se olharmos para a estrutura
de cada um destes planos,

vemos que é uma espécie de estrutura
hexagonal, tipo favo de mel,

um pouco como o gelo, mas não é gelo.

Se observarmos atentamente,
vemos as estruturas moleculares.

Claro que são formadas
por hidrogénio e oxigénio,

porque são formadas por água.

Mas, na verdade,
não são moléculas de água.

Se começarmos a contar
o número de hidrogénios

e o número de oxigénios,

acontece que já não é H₂O.

É H₃O₂.

Portanto, é possível haver água
que não é H₂O, uma fase da água.

Claro, começámos a procurar mais nestas
propriedades extremamente interessantes,

Descobrimos que,
se pusermos elétrodos na água ZE,

— porque pensámos que podia haver
algum potencial elétrico —

acontecia que há uma grande quantidade
de carga negativa nessa zona.

Usámos tintas para procurar carga positiva

e descobrimos que, na zona da água
havia uma quantidade igual de positividade.

O que é que se passa?

Parecia que, junto destas interfaces

a molécula da água estava a dividir-se

numa parte negativa e numa parte positiva.

A parte negativa ficava
junto do material amante de água.

As cargas positivas afastavam-se dela.

Descobrimos que acontece o mesmo,
não precisamos duma interface plana

também podíamos ter uma esfera.

Pomos uma esfera na água
e qualquer esfera suspensa na água

cria uma destas zonas exclusivas
à sua volta, com carga negativa,

para além da qual tudo é carga negativa.

Separação de cargas.

Não era preciso ser um material esférico,

podemos pôr uma gota de água
ou até uma bolha,

obtemos o mesmo resultado.

A rodear cada uma destas entidades
há uma carga negativa

e a carga positiva em separado.

Portanto, pergunto-vos:

Se agarrarem em duas destas entidades
com carga negativa

e as deitarem num "gobelet" de água
perto uma da outra,

o que é que acontece
à distância entre eles?

Aposto que 95% de vocês dirão:

"É fácil, aprendi na física que
as cargas negativas se repelem uma à outra,

"portanto, vão afastar-se uma da outra".

Foi o que pensaram?

Bem, o resultado, se pensarem bem,

é que não há só carga negativa,
também temos uma carga positiva.

E a carga positiva está concentrada
especialmente

entre essas duas esferas,

porque provém das contribuições
das duas esferas.

Portanto, há uma grande quantidade.

Quando temos carga positiva
entre duas negativas

o que acontece é que obtemos
uma força de atração.

E, portanto, é de esperar que
estas duas esferas se juntem

apesar do facto de terem a mesma carga.

É isso mesmo que acontece.

Há muitos anos que se sabe isso.

Juntam-se e, se tivermos muitas,
em vez de apenas duas,

obtemos uma coisa com este aspeto.

Juntam-se e isto chama-se
um cristal coloide.

É uma estrutura estável.

O iogurte que talvez
tenham comido esta manhã

provavelmente tem a consistência
do que veem aqui.

Portanto, elas juntam-se
por causa da carga oposta.

Acontece o mesmo se tiverem gotas.

Juntam-se por causa das cargas opostas.

Quando pensamos em gotas,
em gotas de aerossol no ar,

e pensamos na nuvem,

é esta a razão por que
as gotas aerossol se juntam,

é por causa desta carga oposta.

Portanto, as gotas do ar,
com cargas semelhantes,

aglutinam-se, formando
aquela nuvem no céu.

Portanto, a quarta fase,
ou fase ZE, explica muito.

Explica, por exemplo, a nuvem.

É a carga positiva

que faz com que aquelas cascas ZE
de carga negativa se atraiam

para produzir a nuvem condensada
que vemos lá em cima.

No que se refere às gotas de água,

a razão por que elas
se aguentam à superfície

por vezes, durante mais de dez segundos

— podem ver isso, se estiverem num barco

e estiver a chover, por vezes
vemos isso à superfície do lago,

essas gotas aguentam-se
durante algum tempo —

a razão é porque cada gota de água
contém esta casca

esta casca ZE, e a casca tem que se romper

a fim de a água se aglutinar
com a água por baixo.

No que se refere ao lagarto Jesus Cristo,
a razão por que o lagarto consegue andar

não é por causa duma simples
camada molecular,

mas porque há muitas
camadas ZE à superfície

e são tipo gel, são mais rígidas
do que as superfícies vulgares

portanto, podemos pôr uma moeda
a flutuar sobre a superfície da água,

podemos pôr a flutuar um "clips",

embora, se o pusermos por baixo
da superfície, ele mergulhe até ao fundo.

É por isso.

No que se refere à ponte de água,

se a imaginarmos como água simples,
líquida, à moda antiga...

é difícil de perceber.

Mas se a imaginarmos como água ZE,
com um carácter tipo gel,

podemos perceber como ela pode
aguentar-se sem deixar cair uma gota,

uma estrutura muito rígida.

Ok, até aqui tudo bem, mas
porque é que isto nos será útil?

O que é que podemos fazer com isso?

Podemos obter energia a partir da água.

Na verdade, a energia que podemos
obter da água é energia livre.

Literalmente livre. Podemos obtê-la
a partir do meio ambiente.

Passo a explicar.

Temos uma situação neste diagrama
com carga negativa e carga positiva.

Quando temos duas cargas opostas,
ao pé uma da outra,

é como uma bateria.

Portanto, temos
uma bateria feita de água.

Uma bateria feita de água!

Podemos extrair energia a partir dela,

ou seja, imediatamente.

As baterias esgotam-se, o nosso telemóvel
tem que ser recarregado, dia sim dia não.

Portanto, a questão é:
O que é que carrega esta bateria de água?

Levámos algum tempo a perceber
o que recarrega a bateria.

Um dia, estávamos a fazer uma experiência
e aparece um estudante no laboratório

que traz uma lanterna.

Agarra na lanterna e fá-la incidir
sobre o especímen.

No sítio onde a luz incidiu, observámos
que a zona de exclusão aumentou,

cresceu rapidamente.

Então pensámos:
"Aha! parece que é a luz

— e temos muitas experiências
que o comprovam —

"que a energia para isto provém da luz".

Não só da luz direta,
mas também da luz indireta.

O que é que eu quero dizer
com luz indireta?

Quero dizer que a luz indireta

é, por exemplo, a luz infravermelha

que existe em todo este auditório.

Se apagássemos todas as luzes,
incluindo os holofotes,

e eu puxasse da minha câmara

de infravermelhos
e observasse a audiência,

veria uma imagem
muito nítida, muito clara.

Se olhasse para as paredes,
veria uma imagem muito nítida.

A razão para isso é que tudo
está a emitir energia infravermelha.

Vocês emitem energia infravermelha.

É a energia mais eficaz

para provocar a separação de cargas
e esta quarta fase.

Por outras palavras,
temos o material, temos a água ZE,

recolhemos energia a partir do exterior

e, quando recolhemos energia do exterior,

forma-se a zona de exclusão.

Se retirarmos essa energia extra,
a zona volta à sua dimensão normal.

Portanto, esta bateria
é recarregada pela luz, pelo Sol.

É uma dádiva do Sol.

Se pensarmos nisso, no que se passa,

se pensarmos na planta
que temos na cozinha,

que está a apanhar luz,
sabemos de onde vem a energia,

a energia provém da luz.

São os fotões que atingem a planta,
que fornecem toda a energia, não é?

E a planta transforma-a em energia química

a energia luminosa em energia química.

A energia química é depois usada
para o crescimento, para o metabolismo,

para se dobrarem,
para o que quer que seja.

Já sabemos isso tudo, é senso comum.

O que eu estou a sugerir,
a partir das nossas conclusões

é que o mesmo acontece com a água.

Não é de admirar, porque a planta
é sobretudo água,

o que nos sugere que
a energia provém do exterior,

energia luminosa, energia infravermelha,
energia radiante,

e a água absorve a energia

e converte essa energia
num certo tipo de trabalho útil.

Chegamos pois à equação E = H₂O.

Um pouco diferente
da equação que vos é familiar.

Penso que é verdade que não podemos
separar a energia da água.

A água é um repositório da energia

que existe livre no meio ambiente.

Ora bem, poderemos aproveitar parte
dessa energia ou ela é totalmente inútil?

Podemos fazê-lo, porque temos
uma zona negativa e uma zona positiva.

Se lhe pusermos dois elétrodos,
podemos obter energia, não é?

É como uma bateria.

Fizemos isso e conseguimos fazer,

por exemplo, um aparelho ótico
muito simples.

Pode ser manobrado a partir
da energia que daí obtivemos.

Obviamente, precisamos de construi-lo
de modo maior

para obter a energia.

Isto é energia livre e provém da água.

Outra oportunidade
que temos vindo a desenvolver

é obter água potável, límpida, para beber.

Se tivermos um material hidrofílico,

e pusermos água contaminada junto dele

com lixo que queremos deitar fora,

acontece o que já vos mostrei,

esse lixo é excluído
para além da zona de exclusão

e a ZE restante não contém
qualquer contaminação.

Podemos pôr aqui bactérias
e as bactérias afastam-se.

Como a zona de exclusão é muito grande

é fácil extrair a água e recolhê-la.

Fizemos isso.

Estamos a trabalhar para torná-la prática.

Uma das coisas que observámos

é que parece que o sal também é excluído.

Agora, estamos a pensar em alargar isto,

colocando-a na água do oceano.

Pomos água do oceano
e, se o sal for excluído,

recolhemos a água EZ
que deve estar isenta de sal

e podemos obter água potável
a partir disto.

Obtemos assim energia biológica.

As células estão cheias de macromoléculas,
proteínas, ácidos nucleicos

e cada uma delas é um local nuclear
para construir águas ZE.

Portanto, em volta
de cada uma delas há água EZ.

A água ZE é de carga negativa,
a região em volta é de carga positiva.

portanto temos separação de cargas.

Estas cargas separadas estão livres,

disponíveis para provocar reações
no interior das nossas células.

O que isto significa
é uma espécie de fotossíntese

que as nossas células estão a fazer.

A luz está a ser absorvida,

transformada em separação de cargas,

tal como acontece na fotossíntese

e nós usamos estas cargas

Um exemplo disto,
obter energia a uma escala maior

ou seja, a energia está sempre
a chegar de todo o lado

e nós absorvemo-la muito profundamente.

Se agarrarmos numa lanterna
e a fizermos incidir na palma da mão,

podemos ver que ela penetra profundamente

e temos muitos vasos sanguíneos
à nossa volta

principalmente os capilares
junto da periferia

é possível que parte dessa energia
que nos atinge

seja usada para ajudar o sangue a correr

Já vou explicar isso.

Veem aqui a microcirculação,
é o pedaço de um músculo.

Podem ver alguns capilares
a percorrer o seu caminho.

Estes capilares são os glóbulos vermelhos
que estão a ver

Um glóbulo vermelho normal tem o aspeto
que veem no canto superior direito

É grande mas, quando correm, dobram-se.

E dobram-se porque o vaso
é demasiado pequeno

Por vezes, o vaso tem metade
do tamanho dos glóbulos vermelhos.

Vão encolher-se para passar.

É preciso muita energia para fazer isso,
e a questão é esta:

"O nosso coração fornecerá toda a energia

"necessária para que isto aconteça?"

Encontrámos uma surpresa.

Descobrimos que, se agarrarmos
num tubo oco de material hidrofílico,

como uma palha,
e pusermos a palha na água,

observamos um fluxo permanente que passa,

Esta é a experiência, este é o tubo.

Podem ver que o tubo é colocado na água,

Enchemos o interior para ter a certeza
de que está totalmente cheio,

colocamo-lo na água e a água contém
umas esferas, umas partículas

por isso podemos detetar
quaisquer movimentos que ocorram.

Observamos ao microscópio
e encontramos isto:

um fluxo permanente através do tubo.

Pode durar um dia inteiro,
todo o tempo que estivermos a observar.

Portanto, é livre.

É a luz que provoca este fluxo num tubo,

sem quaisquer fontes de energia extra
para além da luz.

Se pensarmos no ser humano

e pensarmos na energia
que está a ser absorvida

na nossa água e nas nossas células

é possível que possamos usar
parte dessa energia

para provocar processos biológicos
numa forma que até agora era inimaginável

Portanto, o que vos apresentei,
tem muitas implicações

para a ciência e para a tecnologia
em que só agora começámos a pensar.

O mais importante é que a energia radiante

é absorvida pela água
e está a dar energia à água

em termos de potencial químico.

Isto pode ser usado
num contexto biológico,

por exemplo, no fluxo sanguíneo

mas também em muitos outros contextos.

Quando pensamos nas reações químicas
que a água envolve,

basta pensar numa molécula na água.

Mas o que vos mostrámos não é só isso

temos a partícula, a ZE,
a carga positiva, o efeito da luz,

tudo isso tem que ser tido em conta.

Portanto, pode ser necessário reconsiderar
muitos destes tipos de reações

para compreender as reações

que aprendemos nas nossas aulas de química.

O tempo. Já vos falei sobre as nuvens

O fator crítico é a carga.

Se tirarem um curso sobre o tempo,

ouvem dizer que os fatores mais críticos
são a temperatura e a pressão.

A carga quase não é referida,

apesar de estarmos sempre a ver
raios e trovões.

Mas as cargas podem ser
muito mais importantes

do que a pressão e a temperatura

para nos dar o tipo de tempo que vemos.

A saúde. Quando estamos doentes
o médico diz para bebermos água.

Pode haver mais coisas
do que parece à primeira vista.

E na comida, a comida
é maioritariamente água.

Não pensamos na comida como sendo água,
mas é quase toda água.

Se quisermos perceber
como congelá-la, como preservá-la,

como evitar a desidratação,

temos que saber qualquer coisa
sobre a natureza da água

e estamos a começar a perceber isso.

Em termos de uso prático,
há a possibilidade de dessalinização.

A propósito, onde é mais necessária
a dessalinização

é onde o sol brilha mais, nas áreas secas.

Portanto, a energia para fazer tudo isso
está disponível, livremente.

O mesmo para a filtragem normal,

uma forma muito simples de remover
bactérias e coisas dessas da água potável

— pode sair muito barato
nos países do terceiro mundo.

Finalmente, obter eletricidade
a partir da água

através da energia do sol
que nos chega, é outra possibilidade.

Tentei explicar-vos a quarta fase da água

para que percebam que a água
não tem três fases, mas quatro fases.

E perceber que a quarta fase,
segundo penso,

é a chave para abrir a porta
à compreensão de muitos fenómenos

Aquilo de que mais gostamos,

é compreender a gentil beleza da Natureza

Muito obrigado

(Aplausos)