Un design a due stadi e un pizzico di zeolite per produrre acqua potabile dall’aria
(Rinnovabili.it) – Produrre acqua potabile dall’aria usando solo l’energia solare. Da anni ormai quest’impresa non è più impossibile. Nuovi materiali e design innovati hanno dato, infatti, una poderosa spinta in avanti alle tecnologie per la sicurezza idrica. Tuttavia creare un sistema efficiente e pratico non è facile. A provarci è oggi un nutrito gruppo di ingegneri provenienti dal Massachusetts Institute of Technology (MIT), dall’University of Utah e dal centro di ricerca e sviluppo della Samsung Electronics. Il team ha messo mano su un sistema creato dallo stesso MIT alcuni anni fa e in grado di estrarre l’acqua dall’umidità atmosferica, con l’obiettivo di migliorarne efficienza e scalabilità.
L’accesso all’acqua è riconosciuto come un diritto umano “universale, autonomo e specifico”. Un presupposto fondamentale per tutti gli altri diritti dell’uomo. Eppure nel mondo, oltre 1 miliardo di persone fa affidamento su fonti di acqua potabile a rischio; e oltre 2 miliardi e mezzo non hanno accesso a servizi igienici adeguati. Parte della soluzione al problema è affidata al mondo tecnologico con soluzione che vanno dalla raccolta dell’acqua piovana alla depurazione di fonti idriche inquinate, fino desalinizzazione dell’acqua marina.
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Il lavoro del MIT offre una quarta via: la produzione di acqua potabile dall’aria. Il dispositivo 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.
Come funziona la produzione di acqua potabile dall’aria?
Originariamente il dispositivo richiedeva l’uso di particolari materiali chiamati strutture metallorganiche (MOF), cristalli sintetici ad elevata porosità interna. Questi materiali sono costosi e complicati da produrre e il risultato finale non era comunque soddisfacente ai fini pratici. La svolta è arrivata grazie all’incorporazione di un design a due stadi con una una seconda fase di desorbimento e condensazione; ma soprattutto, grazie all’impiego di un nuovo materiale assorbente facilmente reperibile. La nuova “spugna cristallina” appartiene alla sottoclasse degli zeoliti ed è un minerale composto da un alluminofosfato di ferro microporoso.
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 / m2 / giorno) rispetto alla versione precedente.
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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 sulla 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. La ricerca è stata pubblicata in questi giorni su Joule (testo in inglese).