Realizzato un nuovo sistema di raccolta passiva dell'acqua che sfrutta fogli di raffreddamento radiativo, dotati di una speciale superficie "scivolosa"
Un sistema di raccolta dell’acqua atmosferica adatto a luoghi desertici
I sistemi di raccolta passiva dell’acqua atmosferica stanno compiendo passi da gigante. La ricerca, pungolata anche dell’aggravarsi della crisi idrica in diverse regioni del Pianeta, sforna quasi ogni mese nuovi studi e dispositivi con cui approcciare alla sfida. Ultimo, ma solo in ordine temporale, quello messo a punto da un gruppo di ingegneri della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST). Il team, guidato dal professor Qiaoqiang Gan, ha progettato uno speciale sistema per la raccolta dell’umidità, in grado di funzionare in ambienti aridi come quello dell’Arabia Saudita.
Sistemi di raccolta dell’acqua atmosferica passivi, come funzionano?
I sistemi di raccolta dell’acqua atmosferica passivi sono in grado di catturare e condensare l’acqua presente nell’aria senza bisogno di una fonte di elettricità.
Al momento questi dispositivi si dividono in due grandi categorie:
- I sistemi di raccolta dell’umidità basati su speciali assorbenti, come ad esempio come strutture metallo-organiche, gel di silice o zeoliti. Sono caratterizzati da un funzionamento diurno e dalla capacità di lavorare anche con una bassa umidità relativa. Una volta che il materiale assorbente è saturo, il sistema viene chiuso e posto sotto il sole. Il calore dei raggi fa evaporare l’acqua, che quindi condensa sulle pareti e viene raccolta.
- I sistemi di raccolta della rugiada basati su fogli di raffreddamento radiativo e caratterizzati invece da un’elevata umidità relativa. Questi dispositivi emettono radiazioni termiche nell’intervallo di lunghezza d’onda in cui l’atmosfera è per lo più trasparente (da 8 a 13 μm). In altre parole inviano il calore sotto forma di infrarossi direttamente nello spazio. L’effetto radiativo raffredda il foglio al di sotto della temperatura del punto di rugiada dell’aria, causando la condensazione dell’acqua sulla sua superficie interna.
Raffreddamento radiativo con gravità, il lavoro del KAUST
Il lavoro del KAUST si è focalizzato sui sistemi di raccolta dell’acqua atmosferica attraverso il raffreddamento radiativo, aumentandone l’efficienza.
“Una sfida comune nei sistemi di raccolta dell’acqua atmosferica è che le gocce d’acqua tendono a rimanere attaccate alla superficie [del dispositivo], rendendo necessaria la raccolta attiva della condensa. Il nostro rivestimento ha eliminato efficacemente l’attaccamento, consentendo una vera raccolta passiva dell’acqua guidata dall’acqua”, afferma Ahmad.
La soluzione si basa sulla tecnologia precedente realizzata da Gan, che lui stesso descrive come “architettura verticale a doppia faccia”. Quel sistema era stato originariamente progettato per riflettere il calore termico verso il cielo per mantenere fresche le celle solari, e non per catturare l’acqua prodotta.
Il nuovo dispositivo ha mantenuto la stessa architettura ma ha rivestito la faccia a contatto con il condensatore con uno strato di un elastomero lubrificato con olio di silicone. Questa aggiunta permette alla goccioline d’acqua di non rimanere attaccate ma di scivolare in basso più facilmente, sotto l’effetto della gravità.
Sistemi di raccolta della rugiada, quanta acqua producono?
Testato nell’arco di un anno in condizioni ambientali a Thuwal, città saudita circa 100 km a nord di Jeddah, ha dato risultati promettenti. Il tasso di raccolta passiva dell’acqua ha raggiunto i 21 g/m2 l’ora, il doppio di quello sulla superficie superidrofobica. Nei test al chiuso (20 °C e 80% di umidità relativa), questo sistema raggiunge un tasso di condensazione pari a circa l’87% del limite teorico con il 90% della condensa totale raccolta passivamente.
La ricerca è apparsa su Advanced Materials (testo in inglese).
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