Un team di ricercatori guidato dalla Shanghai Jiao Tong University e dal MIT ha dimostrato una distillazione a membrana multistadio alimentata a energia solare che “riduce significativamente il costo di produzione dell’acqua, aprendo la strada all’adozione pratica della desalinizzazione solare passiva per un’economia idrica sostenibile”. Secondo gli ingegneri che hanno lavorato al progetto, il dispositivo evita i problemi di intasamento salino di altri progetti simili.
“La configurazione del dispositivo consente all’acqua di circolare in vortici, in modo simile alla circolazione “termoalina” dell’oceano. Questa circolazione, combinata con il calore del sole, fa evaporare l’acqua, lasciando il sale. Il vapore acqueo così ottenuto può essere condensato e raccolto come acqua pura e potabile. Nel frattempo, il sale residuo continua a circolare attraverso e fuori dal dispositivo, invece di accumularsi e intasare il sistema”, ha spiegato il MIT di Boston.
La circolazione termoalina è il movimento causato all’interno di un fluido dalla tendenza del materiale più caldo e meno denso a salire e del materiale più freddo e denso a scendere sotto l’influenza della gravità, con conseguente trasferimento di calore.
I ricercatori stimano che se il sistema fosse scalato fino alle dimensioni di una piccola valigia, potrebbe produrre circa 4-6 litri di acqua potabile all’ora e durare diversi anni prima di richiedere parti di ricambio. A queste dimensioni e prestazioni, il sistema potrebbe produrre acqua potabile a una velocità e a un prezzo inferiori a quelli dell’acqua del rubinetto.
Descrizione del dispositivo
Il dispositivo è composto da una serie di vani in sequenza ognuno dei quali contenente uno scambiatore di calore e un collettore di condensa. Il centro del nuovo progetto del team è proprio questo singolo stadio che assomiglia a una scatola sottile, ricoperta da un materiale scuro che assorbe efficacemente il calore del sole. All’interno la scatola è separata in una sezione superiore e una inferiore.
L’acqua può fluire attraverso la metà superiore, dove la superficie superiore è rivestita da uno strato evaporatore che utilizza il calore del sole per riscaldare ed evaporare l’acqua a diretto contatto. Il vapore acqueo viene poi convogliato nella metà inferiore della scatola, dove uno strato di condensazione raffredda il vapore in un liquido potabile e privo di sali. I ricercatori hanno posizionato l’intera scatola in posizione inclinata all’interno di un recipiente più grande e vuoto, quindi hanno collegato un tubo dalla metà superiore della scatola fino al fondo del recipiente e hanno fatto galleggiare il recipiente in acqua salata.
“In questa configurazione, l’acqua può risalire naturalmente attraverso il tubo e raggiungere il box, dove l’inclinazione del box, combinata con l’energia termica del sole, induce l’acqua a vorticare mentre scorre. I piccoli vortici aiutano a portare l’acqua a contatto con lo strato superiore di evaporazione, mantenendo il sale in circolazione, invece di depositarsi e intasare il dispositivo”, hanno spiegato i ricercatori in una nota del MIT.
L’équipe ha costruito diversi prototipi, con uno, tre e 10 stadi, e ne ha testato le prestazioni in acqua di salinità diversa, compresa l’acqua marina naturale e quella sette volte più salata.
“Con un dispositivo a dieci stadi, raggiungiamo un’efficienza solare-acqua da record, pari al 322%-121%, in un intervallo di salinità compreso tra 0 e 20% in peso, sotto l’illuminazione di un solo sole. Inoltre, dimostriamo un’estrema resistenza all’accumulo di sale con una desalinizzazione continua di 180 ore di acqua di mare concentrata al 20 % in peso”, hanno commentato i ricercatori in “Extreme salt-resisting multistage solar distillation with thermohaline convection“, pubblicato sulla rivista Joule.
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