L’invenzione per estrarre acqua potabile dall’aria con pannelli solari: libera il 99,9% dell’acqua assorbita ed è riutilizzabile

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I ricercatori dell’Università RMIT in Australia hanno progettato un dispositivo facile da usare per estrarre acqua potabile dall’aria con pannelli solari. Le recenti catastrofi naturali e il caos provocato dal blackout che ha colpito hanno risvegliato la necessità di essere preparati ad affrontare possibili emergenze. Ottenere acqua potabile in caso di catastrofe è una delle principali complicazioni. Momenti di massima tensione in cui potrebbero essere d’aiuto soluzioni che sono emerse per rispondere ad un’altra situazione estrema come la siccità. Mentre fiumi e mari si inquinano o si prosciugano, l’umidità dell’aria si presenta come una soluzione. I ricercatori della RMIT University in Australia, insieme a diversi istituti cinesi, hanno progettato un materiale per estrarre acqua potabile dall’aria con pannelli solari. Con un dispositivo delle dimensioni di un bicchiere e una nuova spugna a base di legno, assicurano di aver ottenuto una maggiore efficienza rispetto ad altri progetti simili e con un processo più economico. Negli ultimi anni, l’uso di assorbenti per l’assorbimento dell’acqua dall’aria è diventato un oggetto di ricerca, fornendo soluzioni innovative per soddisfare la domanda di acqua pulita nelle regioni aride. Questa nuova proposta cerca di risolvere questi inconvenienti.

Estrazione di acqua potabile

Questa invenzione per la raccolta dell’acqua atmosferica (AWH) utilizza un materiale composito di recente sviluppo a base di legno di balsa poroso e leggero modellato in piccoli cubi. Rispetto ai materiali utilizzati in altri studi, i sali igroscopici, come il cloruro di litio (LiCl), il cloruro di calcio (CaCl₂) e il cloruro di magnesio (MgCl₂), sono prodotti industriali economici e ampiamente disponibili che garantiscono un elevato assorbimento dell’umidità, anche in zone molto secche.

Queste piccole spugne sono installate in una tazza con un coperchio a cupola, un meccanismo con un sistema di attivazione alimentato dal sole e che si raffredda facilmente. Quando il coperchio del bicchiere è aperto, il materiale WLG-15 assorbe l’umidità atmosferica. Chiudendo il coperchio alla luce del sole, l’acqua viene rilasciata nel bicchiere. Il coperchio bombato avvia l’evaporazione solare e facilita la raccolta dell’acqua rilasciata; una piastra di raffreddamento, un dissipatore di calore e un ventilatore alimentato da un pannello solare migliorano la condensazione all’interno del sistema.

Il materiale spugnoso, noto come WLG-15, contiene cloruro di litio per migliorare l’assorbimento dell’acqua e nanoparticelle di ossido di ferro che aiutano lo strato superficiale della spugna ad assorbire la luce solare e convertire l’acqua assorbita in vapore. Quest’ultimo facilita il rilascio dell’acqua dal materiale.

Per lo sviluppo di questa invenzione, i ricercatori hanno utilizzato l’apprendimento automatico per prevedere le sue prestazioni di assorbimento-desorbimento dell’umidità. I risultati hanno dimostrato che il materiale ha mostrato notevoli proprietà igroscopiche in un ampio intervallo di umidità (30-90%), rilasciando il 99,9% dell’acqua assorbita dopo 600 minuti di esposizione alla luce solare simulata e mantenendo un assorbimento dell’umidità efficace anche a -20 °C.

All’interno di questo bicchiere, nove cubetti di questa spugna formata da legno, un materiale poroso per natura, ogni spugna pesa meno di un grammo, possono essere rilasciati 15 ml (0,5 once liquide). Può sembrare poco, ma va confrontato con la quantità di materiale utilizzato.

I ricercatori hanno osservato che, in condizioni di laboratorio, il loro dispositivo ha assorbito circa 2 ml di acqua per grammo di materiale WLG-15 con un’umidità relativa del 90% e ha rilasciato quasi tutta l’acqua in 10 ore di esposizione al sole. Sottolineano inoltre che la loro invenzione ha funzionato correttamente dopo settimane di conservazione a temperature sotto lo zero e che poteva essere riutilizzata più volte senza che la sua efficienza fosse significativamente compromessa.

Altri studi

Secondo il team, questo livello di efficienza è superiore a quello della maggior parte dei metodi conosciuti, come la raccolta della nebbia e il raffreddamento radiativo, ed è più economico grazie all’uso del legno di balsa, ampiamente disponibile ed economico.

Anche il MIT ha osato affrontare la sfida di ottenere acqua nelle zone desertiche e nel 2023 i suoi ricercatori hanno presentato un sistema a idrogeno in grado di catturare quotidianamente 0,06 oz (1,79 g) di acqua per grammo di materiale, con un’efficienza superiore del 15% rispetto ai tentativi precedenti.

I ricercatori australiani sottolineano questi progressi con gli idrogel nel loro articolo, ma aggiungono che i processi di preparazione complessi e laboriosi limitano l’uso di matrici di aerogel e idrogel nei sistemi di raccolta dell’acqua assistiti dall’energia solare.

Nello stesso anno, un altro team di ricerca dell’Università del Maryland (USA) ha proposto un altro dispositivo più grande per la raccolta dell’acqua in zone con scarsità idrica: una schiuma composta da materiali naturali e abbondanti che assorbe fino al 670% del suo peso grazie all’umidità atmosferica e rilascia rapidamente il 95% sotto forma di acqua potabile senza bisogno di energia, solo esponendosi alla luce solare.

 

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