Produrre acqua potabile solo con il calore del sole
Arriva dall’Australia un nuovo approccio alla desalinizzazione dell’acqua che non richiede elettricità e fa a meno di evaporazione, congelamento, membrane o materiali che assorbono ioni. Parliamo della dissalazione termodiffusiva, metodo che opera interamente in fase liquida e su cui hanno cercato di fare luce Shuqi Xu e i colleghi della Scuola di Ingegneria dell’Università Nazionale Australiana.
La ricerca, pubblicata su in questi giorni su Nature Communications (testo in inglese), ne spiega benefici e potenzialità, con l’obiettivo di andare oltre il proof-of-concept e realizzare a breve un impianto dimostrativo nell’isola di Tonga, nel Pacifico sudoccidentale.
Negli ultimi anni, complice l’aggravarsi in buona parte del Pianeta delle condizioni siccitose e dell’instabilità climatica, le ricerche sulle tecnologie di desalinizzazione e le conseguenti applicazioni sono aumentate in modo esponenziale. Basti pensare che solo nel 2017, la capacità cumulativa globale degli impianti di desalinizzazione ha superato i 100 milioni di metri cubi al giorno. D’altra parte l’offerta tecnologica è ampia. Attualmente esistono due grandi macro categorie metodologiche per questo settore: i metodi basati sui materiali come l’osmosi inversa, l’elettrodialisi e gli adsorbenti ionici; i metodi termici come il flash multistadio, l’evaporazione interfacciale e la desalinizzazione per congelamento.
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Ogni approccio porta con sé dei vantaggi ma i metodi termici destano parecchio interesse grazie alla possibilità di essere alimentati da energia termica di bassa qualità. Come ad esempio l’energia solare. Di contro, tuttavia, gli attuali metodi di desalinizzazione termica soffrono di diversi problemi collaterali, dai depositi di calcare, alle incrostazioni e/o corrosione, fino ad un elevato elevato consumo di energia (si stima circa 100 kWhth/m3).
Dissalazione termodiffusiva come funziona?
È a questo livello che si inserisce la dissalazione termodiffusiva studiata dell’Australian National University. La termodiffusione – chiamata anche effetto Soret – non è altro che il processo di migrazione di una specie chimica, in questo caso il sale, sotto la “spinta” di un gradiente di temperatura. In altre parole è possibile far trasferire il cloruro di sodio sul lato più freddo del sistema con un cambiamento graduale di temperatura.
Per il suo dissalatore, il gruppo ha sviluppato un canale lungo mezzo metro, alto un millimetro, con portate comprese tra 1 e 16 millilitri al minuto e con un divisore alla fine. La parte alta del canale è stata posta a contatto con una piastra riscaldata dal sole a oltre 60°C, la parte inferiore con una piastra raffreddata dal mare a 20°C. Quindi gli scienziati hanno spinto l’acqua di mare attraverso il canale. Dopo ogni passaggio l’acqua più fredda e più salata scivola verso il basso per essere rimossa e quella più calda meno salata rientrava nel canale.
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I test hanno mostrato come dopo ogni ciclo la salinità diminuisse del 3%, fino ad essere ridotta da 30.000 parti per milione (ppm) a meno di 500 ppm. I vantaggi? Non solo la dissalazione termodiffusiva consumo non presenta depositi di calcare, incrostazioni o corrosione ma richiede un fabbisogno energetico minimo di 3 Wh/m3, ovvero solo l’1% dell’energia minima teorica per la desalinizzazione.