Un goccio d’acqua e un raggio di Sole

Siamo fatti di acqua. Più della metà del nostro peso corporeo è costituito proprio da questo elemento, indispensabile per mantenerci fisicamente e mentalmente sani, indispensabile alla nostra stessa vita.

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Eppure uno dei maggiori problemi al mondo riguarda proprio l’accesso all’acqua potabile.
Secondo le stime del rapporto Unicef-OMS di maggio 2021 sull’accesso all’acqua potabile e ai servizi igienico-sanitari – i cosiddetti servizi WASH ovvero water, sanitation and hygiene – ben 2,2 miliardi di persone al mondo sono ancora prive di questa possibilità.
Mancano le infrastrutture, si tratta spesso di persone che vivono in terre remote o molto povere del pianeta, ma soprattutto in luoghi in cui vi è una naturale scarsità di acqua.
Una possibilità per garantire un maggiore accesso all’acqua potabile è ricavarne da dove l’acqua stessa è più abbondante: dai mari e dagli oceani.

Come dissalare l’acqua marina e ottenere acqua potabile

Esistono già tecnologie che consentono il processo di desalinizzazione dell’acqua marina, ma presentano il medesimo limite: la corrosione. I meccanismi dei sistemi per eliminare il sale dall’acqua risentono di questo che è un problema spesso anche costoso da risolvere.
Un team di ricercatori del MIT (Massachusetts Institute of Technology), guidato dalla professoressa di Ingegneria meccanica Evelyn Wang e in collaborazione con colleghi cinesi, sta studiando soluzioni economiche e facilmente applicabili per risolvere questo problema. E proprio quest’anno Wang e il suo gruppo hanno pubblicato sulla rivista Nature Communications i primi risultati di laboratorio che hanno ottenuto con il loro sistema di desalinizzazione.

Una tecnica che, come le precedenti simili, dissala l’acqua utilizzando il calore del sole. La differenza tuttavia è nella capacità di evitare che l’accumulo di sale incrosti e corroda le apparecchiature.
I ricercatori hanno ideato quindi un dispositivo costituito da più strati:

• inferiore, con superficie in poliuretano perforata
• superiore, con materiale scuro per assorbire luce solare

MIT – courtesy of the researchers

La membrana in poliuretano dello strato inferiore è dotata di piccoli fori, di circa 2,5 millimetri di diametro, e ha il compito di aspirare l’acqua salata verso lo strato superiore.
Quest’ultimo ha invece una superficie appositamente scura – ottenuta semplicemente con l’applicazione di uno strato di vernice nera – con la funzione di assorbire la luce solare.

Acqua potabile grazie al sole

È proprio il sole a dare il via al processo di convezione termica, grazie al quale si genera una circolazione naturale tra gli strati di acqua, quello più caldo superiore e quello più freddo inferiore. Si crea così un moto interno che genera un processo continuo determinato da pressione e gravità.
Accade quindi che l’acqua, riscaldata dalla luce solare, evapora e va a condensarsi su una superficie di condensazione da cui poi viene raccolta come acqua potabile, mentre i cristalli di sale rimanenti dopo tale evaporazione sono attirati dalla circolazione verso il basso, attraversano i piccoli fori della membrana inferiore e si diluiscono nel più grande bacino d’acqua sottostante, senza così creare alcun deposito.
Al momento i risultati dei test sono stati positivi, anche dopo un uso continuo per più giorni del sistema e in condizioni difficili, in cui si è simulata la presenza di onde, per ricreare l’ambiente naturale nel quale il sistema dovrà poi essere utilizzato.

Desalinizzazione solare economica ed efficiente

Un sistema di desalinizzazione, dunque, economico, che utilizza materiali semplici e poco costosi e di facile applicazione anche in località o in situazioni impervie. Potrebbe essere utilizzato anche in caso di calamità naturali o in situazioni di emergenza in cui venga meno il normale approvvigionamento idrico. Inoltre potrebbe anche fornire vapore ad alte temperature, necessario, per esempio, per la sterilizzazione medica.
Riguardo ai costi, i ricercatori hanno calcolato che un sistema di desalinizzazione di 1 metro quadrato costerebbe circa 4 dollari e potrebbe rispondere al fabbisogno quotidiano di acqua potabile di una famiglia.
Gli studi devono essere ora condotti in condizioni reali, installando il sistema, per esempio, su piattaforme galleggianti in mare, ma l’ipotesi è di arrivare alla sua produzione in scala e alla commercializzazione nel giro di pochi anni.

Filtro solare per l’acqua potabile

Sempre con l’intento di fornire acqua potabile a bassi costi, è nato anche il prototipo di un filtro solare realizzato dall’EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne).
Il nuovo filtro è formato dall’intreccio di:

• nanofili di biossido di titanio
• nanotubi di carbonio

Associa le proprietà antibatteriche dei primi a quelle generate dal materiale composito che si viene formando. Il risultato è un sistema capace di decontaminare l’acqua uccidendo virus e batteri.
Anche in questo caso la componente essenziale è la luce solare. I raggi UV, quando colpiscono il filtro, attivano il biossido di titanio che purifica l’acqua, e in più provocano la produzione di un gruppo di molecole chiamate ROS (Reactive Oxygen Species). Si tratta di composti dell’ossigeno che hanno un’elevata attività ossidante e che riescono a uccidere diversi agenti patogeni.
Il prototipo – il cui studio è stato pubblicato sulla rivista Nature – è stato testato contro l’escherichia coli, ma i ricercatori ritengono che possa essere efficace anche contro altri patogeni particolarmente pericolosi per la salute umana. Virus e batteri che nelle aree più povere del mondo inquinano le acque e sono causa di un elevato numero di malattie e persino di vittime.
Come per il dispositivo del MIT, anche il prototipo del politecnico svizzero ha il vantaggio di essere facilmente realizzabile a un basso costo e utilizzabile praticamente ovunque – non necessità di alcuna fonte energetica in quanto è attivato semplicemente dalla luce del sole.

L’accesso all’acqua pulita, dunque, è un diritto che per molte persone al mondo è ancora tutto da conquistare, ma che idee come quelle dei due studi – americano ed europeo – possono aiutare a garantire.

Musica: “Acqua” – Loredana Bertè
Foto in copertina: Pexels – Pixabay

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