Prima d’ora non era chiaro come si fa a dissalare l’acqua senza membrane a scambio ionico e con poca energia elettrica
(Rinnovabili.it) – Come si fa a dissalare l’acqua senza spendere troppa energia? La domanda è di quelle da un milione di dollari, perché oggi questi il processo richiede filtrazione o evaporazione per separare elementi indesiderati come sodio, cloruro e materia organica.
Un gruppo di ricercatori del Beckman Institute for Advanced Science and Technology (Università dell’Illinois) ha trovato però una risposta. Il processo testato con successo è quello dell’elettrodialisi, cioè una scissione dell’acqua che crea un protone caricato positivamente e un idrossido caricato negativamente. Poiché gli elementi costitutivi del sale hanno cariche proprie, la scissione forza il movimento del minerale in una direzione designata. Tutto questo però, di norma, richiede una forte spesa energetica.
L’elettrodialisi utilizza poi membrane a scambio ionico, che però sono uno dei componenti più costosi dell’elettrodialisi, perché richiedono manutenzione e frequenti sostituzioni.
Di fronte a questi due ostacoli, I ricercatori sono riusciti a trovare una soluzione che abbatte il costo energetico e quello economico. Hanno svolto una elettrodialisi diverso da quella tradizionale, semplificando il processo di separazione del sale tramite una ossidoriduzione.
Si tratta di una reazione che combina una riduzione (cioè l’aggiunta di elettroni per creare una carica negativa) e un’ossidazione (ossia la sottrazione di elettroni per creare una carica positiva). Fisicamente, questo avviene aggiungendo uno speciale materiale a base di polimeri alle acque reflue prima che vengano filtrate e purificate.
Il risultato? Un successo. Invece di dividere le molecole d’acqua in settori caricati positivamente e negativamente per tirare fuori il sale, la reazione di ossidoriduzione cambia la carica dell’intera molecola d’acqua in un colpo solo. Lo fa ottenendo lo stesso grado di separazione ma impiegando circa il 90% in meno di energia. Il basso consumo significa che il processo potrebbe funzionare bene anche in caso di input forniti da fotovoltaico.
Oltre al miglioramento dell’efficienza energetica, il gruppo di scienziati ha anche eliminato parte dei costi economici. Il team ha sostituito le tradizionali membrane a scambio ionico con membrane di nanofiltrazione, più robuste e meno costose. Il processo è stato testato su un impianto di trattamento delle acque reflue nella regione. L’esperimento ha dimostrato che questa elettrodialisi sui generis può purificare con successo le acque reflue. Prossime tappe saranno l’applicazione a fonti di acqua salata e salmastra, come acque sotterranee e fiumi.