- Una prova di concetto del sistema ha prodotto con successo acqua potabile utilizzando la luce solare naturale.
Gli scienziati hanno sviluppato un materiale simile a una spugna, con lunghe sacche d’aria microscopiche, che utilizza la luce solare e una copertura di plastica per convertire l’acqua salata in acqua dolce. La maggior parte dell’acqua sulla Terra si trova negli oceani ed è troppo salata per essere bevuta. Gli impianti di desalinizzazione possono rendere potabile l’acqua di mare, ma richiedono grandi quantità di energia. Pubblicato sulla rivista ACS Energy Letters, un test di concetto all’aperto del nuovo sistema ha prodotto con successo acqua potabile utilizzando la luce solare naturale, un passo avanti verso la desalinizzazione sostenibile e a basso consumo energetico. Non è la prima volta che i scienziati creano materiali spugnosi che utilizzano la luce solare come fonte di energia sostenibile per pulire o desalinizzare l’acqua. Ad esempio, un idrogel ispirato alla luffa con polimeri nei pori è stato testato su acqua contaminata da cromo e, riscaldandosi al sole, ha rilasciato rapidamente vapore acqueo pulito e raccoglibile per evaporazione.
Aerogel poroso
Tuttavia, mentre gli idrogel sono morbidi e pieni di liquido, gli aerogel sono più rigidi e contengono pori solidi in grado di trasportare acqua liquida o vapore acqueo. Questi sono stati testati come metodo di desalinizzazione, ma la loro capacità di evaporazione diminuisce all’aumentare delle dimensioni del materiale. Per questo motivo, Xi Shen e i suoi colleghi hanno deciso di progettare un aerogel poroso per la desalinizzazione che mantenesse la sua efficienza a diverse dimensioni.
I ricercatori hanno creato una pasta con nanotubi di carbonio e nanofibre di cellulosa e l’hanno stampata in 3D su una superficie congelata, permettendo a ogni strato di solidificarsi prima di aggiungere il successivo. Questo processo ha formato un materiale spugnoso con piccoli fori verticali distribuiti uniformemente, ciascuno largo circa 20 micrometri. Hanno testato pezzi quadrati del materiale, con dimensioni che variavano da 1 centimetro di larghezza a circa 8 centimetri di larghezza, e hanno scoperto che i pezzi più grandi rilasciavano acqua per evaporazione con la stessa efficienza di quelli più piccoli.
In un test all’aperto, i ricercatori hanno posto il materiale in un bicchiere con acqua di mare e lo hanno coperto con un coperchio di plastica trasparente e curvo. La luce solare ha riscaldato la superficie del materiale spugnoso, facendo evaporare solo l’acqua, senza il sale, sotto forma di vapore. Il vapore si è accumulato sul coperchio di plastica in forma liquida, spostando l’acqua, ora pulita, verso i bordi, dove è gocciolata in un imbuto e in un recipiente sotto il bicchiere. Dopo 6 ore di esposizione alla luce solare naturale, il sistema ha generato circa 3 cucchiai di acqua potabile. “Il nostro aerogel consente la desalinizzazione a piena capacità in qualsiasi dimensione”, afferma Shen, “fornendo una soluzione semplice e scalabile per la desalinizzazione senza consumo di energia e la produzione di acqua pulita”.
