Acqua potabile dall’aria? Ora si può! Usando solo energia solare

Acqua potabile dall’aria? Ora si può! Usando solo energia solare

Avere acqua potabile sempre a disposizione? Produrre acqua potabile dall’aria usando solo l’energia solare? Ora si può, non è più impossibile!

Questo è stato lo scopo di alcuni ricercatori che hanno sviluppato una tecnologia che si è dimostrata in grado di raccogliere efficacemente acqua potabile dall’aria. Creare un sistema efficiente e pratico non è stato sicuramente facile, ma grazie all’impegno e la cooperazione di un team di ingegneri del MIT (Massachusetts Institute of Technology), della University of Utah e del centro di ricerca e sviluppo della Samsung Electronic, il risultato è sorprendente.

Fig. 1 – Prototipo di dispositivo in grado di estrarre l’acqua dall’umidità atmosferica © Dual-Stage Atmospheric Water Harvesting Device for Scalable Solar-Driven Water Production

Il punto di partenza è stato un sistema creato dallo stesso MIT circa tre anni fa, in grado di estrarre l’acqua dall’umidità atmosferica, con l’obiettivo di migliorarne efficienza. Il Team poi ha provveduto ad aumentare notevolmente la produzione di acqua potabile, rendendo questo sistema valido anche per zone aride, come potrebbe essere anche il deserto.

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Come funziona la produzione di acqua potabile dall’aria?

Il cuore del progetto è un “deltaT”. In che senso? Il dispositivo inventato sfrutta una differenza di temperatura per consentire a un materiale adsorbente – che raccoglie il liquido sulla sua superficie – di catturare umidità durante la notte e rilasciarla il giorno successivo. Quando il materiale viene scaldato dalla luce solare, la differenza di temperatura tra la parte superiore e inferiore del sistema, fa sì che le goccioline assorbite vengano rilasciate per poi condensarsi su un piatto di raccolta.

Fig. 2 – Dispositivo per la raccolta di acqua atmosferica basata sull’adsorbimento ©Adsorption-based atmospheric water harvesting device for arid climates

Nel primo studio il dispositivo sfruttava particolari materiali chiamati strutture metallorganiche (MOF). Si tratta di cristalli sintetici ad elevata porosità interna, efficienti ma purtroppo costosi e complicati da produrre. Conseguenza? Dispositivo in stand by perché poco soddisfacente ai fini pratici!

Questo deficit ad oggi è stato superato grazie al nuovo studio: il prototipo 2.0 del dispositivo precedente ha dato i suoi frutti come vedremo!

Fig. 3 – Dispositivo di raccolta dell’acqua atmosferica a doppio stadio per la produzione di acqua scalabile a energia solare ©Dual-Stage Atmospheric Water Harvesting Device for Scalable Solar-Driven Water Production

Step successivo (ed eco l’innovazione): inserendo in questo dispositivo una “spugna cristallina” a due stadi, con una seconda fase di desorbimento e condensazione, e realizzata con un nuovo materiale assorbente facilmente reperibile, il risultato è stato eccezionale.

Questa nuova “spugna cristallina” non è altro che un doppio strato di materiale zeolitico, in dettaglio un minerale composto da un alluminofosfato di ferro microporoso.

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Quale è stato il risultato?

I miglioramenti apportati dal team hanno permesso di incrementare la produttività complessiva del sistema. In termini di litri potenziali al giorno per metro quadrato di area di raccolta solare, il processo è approssimativamente raddoppiato rispetto alla versione precedente.

I tassi esatti tuttavia dipendono dalle variazioni di temperatura locali, dai raggi solari e dai livelli di umidità. Il prototipo, testato su un tetto al MIT prima delle restrizioni pandemiche, ha prodotto diversi “ordini di grandezza” in più di acqua (∼0,77 l/m2g) rispetto alla versione precedente.

Le tecnologie di produzione di acqua potabile dall’aria includono anche la raccolta della nebbia e la raccolta della rugiada, ma entrambe queste opzioni, spiega il MIT, hanno limitazioni significative.

La prima funziona solo con il 100% di umidità relativa ed è attualmente utilizzata solo in alcuni deserti costieri, mentre la seconda richiede una refrigerazione ad alta intensità energetica e un’umidità di almeno il 50%, a seconda della temperatura ambiente. Al contrario, il nuovo sistema può funzionare a livelli di umidità fino al 20% e non richiede input energetici oltre alla luce solare o qualsiasi altra fonte disponibile di calore di bassa qualità.

L’acqua è un bene primario, un diritto umano “universale, autonomo e specifico” e come tale deve essere garantito sempre. Il progetto è stato pensato per trovare una soluzione alla crisi idrica, o in aree colpite dalla siccità, ma anche per essere un aiuto nelle situazioni di emergenza, un metodo di raccolta dell’acqua per i Paesi più poveri.

Ricordiamo che ad oggi parte della soluzione al problema è affidata al mondo tecnologico con soluzioni che vanno dalla raccolta dell’acqua piovana alla depurazione di fonti idriche inquinate, fino alla desalinizzazione dell’acqua marina.

In una realtà globale, in cui oltre 1 miliardo di persone fa ancora affidamento a fonti di acqua potabile a rischio, questo dispositivo potrebbe rappresentare uno spiraglio di sicurezza e garanzia, per coloro che non hanno acqua potabile che esce dal rubinetto della cucina, a tutte le ore.

Luisa Daraio è un Ingegnere Edile abilitato alla professione, Tecnico Competente in Acustica Ambientale e Coordinatore per la sicurezza CSP e CSE. Da sempre interessata al mondo delle costruzioni, ha iniziato il suo percorso lavorativo già durante l’università, collaborando, in maniera continuativa, con uno studio tecnico. Laureata alla Facoltà di Ingegneria della Federico II di Napoli, dal 2017 ha sviluppato conoscenze e competenze nel settore BIM, infrastrutture per le telecomunicazioni e progettazioni impiantistica e sostenibile. Dal 2019 è iscritta nell’ENTECA (Elenco Nazionale dei Tecnici Competenti in Acustica Ambientali).

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