Una tecnologia solare che trasforma l’acqua di mare in acqua dolce senza produrre salamoia tossica
La desalinizzazione solare fa un passo avanti enorme grazie a un gruppo di ricercatori dell’Università di Rochester, che hanno messo a punto un sistema capace di trasformare l’acqua di mare in acqua potabile senza generare quella fastidiosa e inquinante salamoia che rappresenta il tallone d’Achille degli impianti tradizionali. E non è tutto: i sali recuperati dal processo potrebbero diventare una fonte preziosa di litio, il minerale che alimenta le batterie dei veicoli elettrici e di buona parte dell’elettronica moderna.
Secondo le Nazioni Unite, circa 2,2 miliardi di persone nel mondo non hanno ancora accesso ad acqua potabile sicura. I metodi convenzionali di desalinizzazione, come l’osmosi inversa e la distillazione termica, funzionano ma costano parecchio in termini di energia, richiedono trattamenti chimici e producono grandi volumi di acqua ipersalina. Quando questa salamoia viene scaricata in mare, i danni agli ecosistemi marini sono concreti: aumenta la salinità, diminuisce l’ossigeno disponibile. Insomma, si risolve un problema creandone un altro.
Pannelli solari trattati al laser: il cuore del sistema
Il sistema sviluppato dal professor Chunlei Guo e dal suo team si basa su pannelli realizzati con un metallo nero, lavorato con laser a femtosecondi. Questo trattamento conferisce alla superficie due caratteristiche fondamentali: assorbe praticamente tutta la luce solare e attira l’acqua con grande forza, una proprietà chiamata “superwicking”. In pratica, un sottile strato di acqua di mare scorre sulla zona attiva del pannello, evapora grazie al calore del sole e si condensa sotto forma di acqua dolce. I sali disciolti, nel frattempo, vengono guidati lontano dalla zona di evaporazione e depositati su aree passive, dove non interferiscono con il funzionamento continuo del dispositivo.
Il problema che molte tecnologie simili non riescono a superare riguarda proprio l’incrostazione. L’acqua di mare reale non è fatta solo di cloruro di sodio: contiene magnesio, calcio e decine di altri minerali che, cristallizzando, formano croste dure e compatte. Un po’ come il calcare che si accumula dentro un bollitore, ma in versione molto più aggressiva. Il team di Rochester ha risolto la questione progettando microscopiche scanalature sulla superficie metallica e sfruttando il cosiddetto effetto anello di caffè. Quando una goccia di caffè evapora, le particelle si concentrano lungo il bordo esterno: lo stesso principio spinge i sali verso le zone passive del pannello, mantenendo pulita l’area di lavoro.
Minerali recuperati e prospettive future
La desalinizzazione solare sviluppata a Rochester è stata testata con campioni d’acqua prelevati dal Pacifico, dall’Atlantico e dall’Oceano Indiano. In tutti i casi, la superficie si è autopulita con successo, producendo acqua dolce in modo continuo mentre i sali venivano raccolti in forma solida. Niente scarichi liquidi, niente impatto ambientale da salamoia.
Questi sali recuperati non sono rifiuti, anzi. Oltre al comune sale da tavola, il processo permette di estrarre minerali strategici. In uno studio correlato, pubblicato sul Journal of Materials Chemistry A, Guo e colleghi hanno dimostrato che gli stessi pannelli possono separare il litio dagli altri sali, grazie a nanoparticelle di titanato di idrogeno incorporate nelle scanalature del metallo. Usando acqua del Great Salt Lake nello Utah, il team ha recuperato circa il 50% del litio presente nei residui salini.
La tecnologia è ancora nella fase di prova di concetto, ma le potenzialità sono notevoli. Se il sistema riuscirà a essere scalato per applicazioni su larga scala, potrebbe offrire una doppia soluzione: garantire accesso all’acqua potabile in aree che ne hanno disperatamente bisogno e creare al contempo una filiera sostenibile per l’approvvigionamento di minerali critici. La ricerca è stata sostenuta dalla National Science Foundation, dalla Fondazione Bill e Melinda Gates e dal Worldwide Universities Network.
