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Ricavare acqua dall'aria

Cristalli di MOF

Un dispositivo che condensa l'acqua anche dall'aria secca, utilizzando solo l'energia del sole. Potrebbe procurare acqua a tutte le popolazioni isolate.

Dispositivo estrattore di acqua dall'aria

Mentre una crisi idrica mondiale incombe, alcuni ingegneri hanno inventato un apparato a energia solare che può estrarre acqua dalla semplice aria, anche negli asciutti ambienti desertici.

Un team del Massachusetts Institute of Technology e l'University of California di Berkeley ha creato un dispositivo che utilizza una struttura metallo-organica (metal-organic framework - MOF) appositamente progettata per raccogliere acqua da aria i cui valori di umidità partono da un minimo di 20%, un livello comune nelle zone aride. Incredibilmente, ha bisogno della sola energia del sole per funzionare. Questo importante passo avanti è stato descritto in un articolo pubblicato sulla rivista Science.

Esistono già deumidificatori e altre macchine in grado di raccogliere l'acqua avvalendosi dell'umidità dell'aria. I processi utilizzati, tuttavia, possono richiedere una grande quantità di energia e quindi fondamentalmente si tratta di "acqua molto costosa", come afferma l'autore Omar Yaghi del Lawrence Berkeley National Laboratory.

Il nuovo dispositivo, invece, "è in grado di raccogliere 2,8 litri di acqua per chilogrammo di MOF giornalmente a livelli di umidità relativa a partire da 20%, e non richiede ulteriore energia," come dice l'articolo. Si tratta di circa 2,8 litri di acqua in 12 ore.

"Abbiamo voluto dimostrare che chi si perdesse da qualche parte nel deserto, potrebbe sopravvivere grazie a questo dispositivo", ha detto Yaghi. "Una persona per sopravvivere ha bisogno all'incirca di 33 cl di acqua al giorno, ovvero una quantità equivalente a una lattina di bevanda gassata. Con questo sistema, è qualcosa che si potrebbe ottenere in meno di un'ora."

Il professore ha inventato le strutture metallo-organiche più di 20 anni fa. Le MOF combinano metalli come magnesio o alluminio con molecole organiche per formare uno scheletro rigido e poroso in grado immagazzinare gas e liquidi. Più di 20.000 differenti MOF sono state create da ricercatori di tutto il mondo.

Nel 2014, Yaghi e il suo team UC Berkeley ha sintetizzato una MOF, una combinazione di metallo zirconio e acido adipico, che si lega al vapore acqueo, e ha suggerito a Evelyn Wang, un ingegnere meccanico al MIT, di collaborare per trasformare la MOF in un sistema per raccogliere l'acqua.

Il sistema che Wang e i suoi studenti hanno sintetizzato era composto da più di un kg di cristalli MOF dalle dimensioni di granelli di polvere compressi tra un assorbitore solare e una piastra condensatrice, posti all'interno di una camera non stagna. Quando l'aria si diffonde attraverso il materiale poroso della MOF, le molecole di acqua tendono ad aderire alle superfici interne. Studi di diffrazione con raggi X hanno mostrato che le molecole di vapore acqueo spesso si riuniscono in gruppi di otto per formare cubi.

La luce solare che entra attraverso una finestra riscalda la MOF e spinge l'acqua verso il condensatore, che è alla temperatura dell'aria esterna. Il vapore si condensa come acqua liquida e gocciola in un contenitore.

Mentre due terzi della popolazione mondiale sta vivendo in carenza d'acqua, la quantità di vapore acqueo nell'atmosfera, stimata in circa 13.000 trilioni di litri, è una risorsa naturale che potrebbe risolvere il problema, come hanno spiegato gli autori su Science.

Il team ha osservato che il loro sistema ha superato la fase di sperimentazione, ma ha margini di miglioramento. Il dispositivo attualmente può assorbire solo il 20% del suo peso in acqua. Si spera di raddoppiare tale importo o modificare l'invenzione in modo che possa essere più efficace a livelli di umidità superiori o inferiori.

Comunque, come Yaghi ha sottolineato, "questo è un importante passo avanti. La presente invenzione potrebbe consentire alle persone di avere un approvvigionamento di acqua fuori dall'acquedotto".

"Una visione per il futuro è quello di avere l'acqua off-grid, un dispositivo a casa funzionante ad energia solare per l'erogazione di acqua in grado di soddisfare le esigenze di una famiglia", ha detto poi Yaghi. "Per me, ciò sarà possibile grazie a questo esperimento. Io lo chiamo l'acqua personale."

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