Un nuovo design bioispirato per i distillatori solari
(Rinnovabili.it) – E se l’acqua desalinizzata fosse più economica di quella del rubinetto? Su questo ambizioso obiettivo sta lavorando un gruppo di ingegneri del MIT statunitense e della Shanghai Jiao Tong University, in Cina, alle prese con un nuovo dissalatore completamente passivo e ispirato alla natura. Il lavoro del team, pubblicato in questi giorni su Joule (testo in inglese), parte da una tecnologia ben nota: la distillazione solare multistadio.
Di cosa si tratta? Di dispositivi composti da una serie di vani in sequenza ognuno dei quali contenente uno scambiatore di calore e un collettore di condensa. L’acqua marina in entrata si scalda ed evapora attraverso i vari stadi, lasciando dietro di sé il sale. Nel contempo il vapore acqueo è condensato e raccolto per ottenere acqua potabile.
A differenza di altre tecnologie di dissalazione, come ad esempio l’osmosi inversa, in questo caso il processo è alimentato solo dal calore solare. Ma per quanto più efficiente dei tradizionali distillatori solari a singolo stadio è più economico di quelli “flash”, questo approccio presenta un problema non indifferente: il sale si accumula rapidamente all’interno del dispositivo sotto forma di cristalli che intasano il sistema.
Distillazione solare con circolazione termoalina
Il gruppo di ingegneri ha trovato una soluzione che si ispira direttamente all’oceano e alla cosiddetta convezione “termoalina”. Come spiega Jennifer Chu su MIT News, si tratta di un fenomeno che guida il movimento delle acque marine, in base alle differenze nella temperatura e di salinità. Nel dettaglio gli scienziati hanno messo mano al design per obbligare l’acqua salta a scorrere all’interno in rapidi vortici, in modo simile alla circolazione termoalina. Questo fa sì il sale rimasto ad ogni passaggio continui a circolare all’interno e all’esterno del distillatore solare, anziché accumularsi e intasare il sistema.
“Quando l’acqua di mare è esposta all’aria, la luce solare la fa evaporare. Una volta che l’acqua lascia la superficie, il sale rimane. E maggiore è la concentrazione di sale, più denso è il liquido, e quest’acqua più pesante tende a scorrere verso il basso”, spiega Lenan Zhang, ricercatore presso il Device Research Laboratory del MIT e coautore dello studio. “Imitando questo fenomeno in una piccola scatola, possiamo sfruttare questa caratteristica per respingere il sale”.
4-6 litri di acqua potabile all’ora
Il team ha costruito diversi prototipi, con uno, tre e 10 stadi, e ne ha testato le prestazioni con fluidi a diversa salinità, compresa l’acqua di mare naturale e un’acqua sette volte più salata. Il risultato? Con un dispositivo a dieci stadi, hanno raggiunto un’efficienza record tra energia solare ed acqua, del 322% – 121% nell’intervallo di salinità compreso tra 0 e 20% in peso sotto l’illuminazione di un solo sole.
I ricercatori stimano che se il nuovo sistema di distillazione solare fosse dimensionato fino alla grandezza di una piccola valigia, potrebbe produrre circa 4-6 litri di acqua potabile all’ora e durare diversi anni prima di richiedere parti di ricambio. A questa scala e con queste prestazioni, il sistema potrebbe produrre acqua potabile ad un prezzo più economico dell’acqua del rubinetto.