L’acqua dolce che arriva dall’aria del deserto, grazie all’energia solare

Ricavare acqua potabile in un deserto, sfruttando il calore solare, tramite un dispositivo che non ha bisogno di essere attaccato a una fonte di energia: sembra impossibile, ma i ricercatori dell’Università di Berkeley in California hanno dimostrato il contrario, anche se ci vorrà ancora molto tempo, con ogni probabilità, per estendere la loro tecnologia su vasta scala.

Parliamo di un “water harvester”, un raccoglitore d’acqua che utilizza uno speciale materiale altamente poroso che assorbe l’umidità dell’aria, metal-organic framework (MOF).

In un recente studio pubblicato su ScienceAdvances, Practical water production from desert air (link in fondo) , gli scienziati hanno descritto i test condotti lo scorso ottobre nel deserto di Sonora in Arizona.

Il raccoglitore è una sorta di scatola dentro una scatola: la parte interna, infatti, evidenzia una nota divulgativa con annesso video che spiega come funziona l’intero processo, diffusa dall’ateneo di Berkeley, contiene uno strato di MOF-801, costituito da un metallo molto costoso, lo zirconio:

 

Il contenitore esterno, invece, è un cubo di plastica trasparente, il cui coperchio è stato lasciato aperto di notte, in modo da consentire al materiale di catturare il vapore acqueo presente nell’atmosfera.

Di giorno, con il coperchio chiuso, sotto i raggi del sole, la scatola si scalda come una serra, facendo condensare sulle pareti interne l’umidità trattenuta dal MOF-801.

Secondo il gruppo di ricerca guidato da Omar Yaghi, con questo sistema è possibile produrre 200 millilitri d’acqua al giorno per ogni kg di materiale assorbitore. Yaghi, però, ha già sviluppato un nuovo MOF basato sull’alluminio, notevolmente più economico e anche più efficiente, essendo in grado di produrre il doppio dell’acqua (circa 400 ml/kg) negli esperimenti svolti finora in laboratorio.

Le strutture metallo-organiche a elevata capacità d’assorbimento, chiarisce la nota, sono ricchissime di condotti e buchi al loro interno, moltiplicando così a dismisura la superficie utile che può immagazzinare dei gas o liquidi, per poi rilasciarli molto velocemente quando è riscaldata.

Il raccoglitore d’acqua testato nel deserto americano, prosegue il documento, è il risultato di alcuni anni di attività che hanno portato, inizialmente, a realizzare dei piccoli prototipi funzionanti (proof of concept), sia in laboratorio sia sul campo, anche se prima delle ultime prove, gli scienziati non erano riusciti a misurare con precisione la quantità di liquido ottenibile con la loro invenzione.

In Arizona, invece, i ricercatori californiani hanno sperimentato l’apparecchio in diverse condizioni di temperatura, umidità e irraggiamento solare.

La particolarità del sistema è che “lavora” benissimo in un clima arido e secco come quello desertico, quindi anche con un’umidità ambientale molto bassa.

Per l’estate sono previsti nuovi test utilizzando l’assorbitore d’alluminio MOF-303 nella Death Valley, tra California e Nevada, dove le temperature diurne possono superare 50 gradi centigradi mentre l’umidità notturna è intorno al 25% in media.

L’obiettivo è concepire un water harvester sempre più performante e a basso costo, che potrà diventare il modulo-base di sistemi “cattura acqua” molto più grandi. Per costruirli, basterà estendere lo strato di materiale assorbitore (il tipo esatto di materiale dipenderà poi dall’area geografica in cui si vorrà installare l’impianto) e ingrandire le scatole che lo contengono.

Vedremo se questa soluzione troverà la via del mercato su scala industriale, grazie a qualche start-up interessata a commercializzare la tecnologia.

D’altronde, la ricerca scientifica sta aumentando gli sforzi per trovare metodi efficienti e affidabili per superare il problema della siccità in molte zone del nostro Pianeta, tra cui anche la dissalazione dell’acqua con fonti rinnovabili e la coltivazione di frutta e ortaggi su terreni semidesertici, con tecniche innovative di agricoltura “sostenibile” e autosufficiente dal punto di vista energetico.