I ricercatori della UC Berkeley hanno progettato un dispositivo portatile testato in condizioni meteorologiche estreme in grado di estrarre e convertire le molecole d’acqua dall’aria in acqua potabile utilizzando solo la luce solare ambientale come fonte di energia, un studio pubblicato in Natura Acqua Spettacoli.
Acqua dolce pulita – foto illustrativa. Credito immagine: Pexels
Questo raccoglitore di acqua atmosferica utilizzava una struttura metallo-organica ultraporosa (MOF) per estrarre acqua ripetutamente nel luogo più caldo e secco del Nord America, Parco Nazionale della Valle della Morte.
Questi test hanno dimostrato che il dispositivo potrebbe fornire acqua pulita ovunque, affrontando un problema urgente, poiché il cambiamento climatico aggrava le condizioni di siccità.
“Quasi un terzo della popolazione mondiale vive in regioni con stress idrico. Le Nazioni Unite prevedono che nel 2050 quasi 5 miliardi di persone sul nostro pianeta sperimenteranno una sorta di stress idrico per una parte significativa dell’anno”, ha affermato Omar Yaghi, il professore di chimica di Berkeley che ha inventato i MOF e sta conducendo questo studio. “Questo è abbastanza rilevante per sfruttare una nuova fonte per l’acqua.”
Omar Yaghi, l’inventore dei MOF, ha condotto lo studio sui raccoglitori d’acqua alimentati da MOF che è stato pubblicato il 6 luglio su Nature Water. Foto per gentile concessione di Omar Yaghi
Altri tipi di materiali come idrogeli, zeoliti o sali non possono funzionare contemporaneamente in condizioni di bassa umidità, in modo efficiente dal punto di vista energetico e con un’elevata capacità.
I raccoglitori d’acqua alimentati da MOF possono, rendendoli uno strumento eccezionalmente potente per affrontare i problemi di scarsità d’acqua legati a qualsiasi cosa, dall’acqua potabile all’agricoltura. Questa tecnologia può anche garantire acqua pura nelle regioni in cui l’acqua è abbondante ma non pulita.
Lo studio illustra un modo in cui i MOF appositamente progettati potrebbero aiutare la società a combattere e ad adattarsi ai cambiamenti climatici. Esperti del College of Computing, Data Science, and Society’s Bakar Institute of Digital Materials for the Planet (BIDMaP) utilizzano la scienza dei dati e l’apprendimento automatico per accelerare e ampliare la progettazione di queste molecole, materiali e dispositivi.
Gli autori dello studio Ali Alawadhi, Woochul Song e Zhiling Zheng stanno dietro il raccoglitore d’acqua alimentato da MOF nel Parco Nazionale della Valle della Morte. Foto per gentile concessione di Omar Yaghi
“Quello che stiamo facendo in BIDMaP è creare quello che io chiamo il ‘ciclo di innovazione digitale’ per collegare la molecola, il materiale e il modo in cui il materiale è configurato e si adatta al dispositivo, compreso il design effettivo del dispositivo, la sua efficienza e le sue prestazioni”, ha affermato Yaghi, condirettore e scienziato capo di BIDMaP.
“Tutti questi sono collegati e ogni parte deve essere ottimizzata per ottenere le massime prestazioni.”
Gli autori dello studio, “La raccolta dell’acqua MOF produce acqua dall’aria del deserto della Death Valley alla luce solare ambientale”, sono Woochul Song, Zhiling Zheng, Ali Alawadhi e Yaghi. Sono affiliati a Berkeley’s Dipartimento di Chimica, Kavli Energy NanoScience Institute e BIDMaP. Song ha lasciato Berkeley quest’anno per unirsi Università di scienza e tecnologia di Pohang.
Raccolta dell’acqua e produttività
I ricercatori di Berkeley hanno testato il dispositivo a Berkeley, in California, e nel Death Valley National Park in California. Il MOF ha estratto ripetutamente l’acqua in entrambe le località, nonostante le condizioni di umidità estremamente bassa e le temperature giornaliere ad ampio raggio nella Death Valley.
È anche estremamente efficiente nella raccolta dell’acqua, rilasciando come acqua potabile dall’85 al 90 percento dell’acqua che cattura come vapore atmosferico. Ha raccolto fino a 285 grammi di acqua per chilogrammo di struttura metallo-organica in un giorno, l’equivalente di una tazza d’acqua.
La raccolta dell’acqua MOF può continuare a funzionare per molti cicli per molti anni senza essere rifornita o modificata. Alla fine del suo ciclo di vita, il MOF può essere smontato e rimontato in acqua a scarico zero e in modo sostenibile.
Il team di esperti che ha sviluppato il MOF e il dispositivo di raccolta dell’acqua era entusiasta di ciò che questo significa per l’ambiente. Una delle caratteristiche che lo differenzia da altre tecnologie di generazione di acqua pulita è che è alimentato interamente dalla luce solare ambientale e non richiede fonti di alimentazione aggiuntive per funzionare. Ciò significa che il suo funzionamento non produce alcuna emissione di riscaldamento del pianeta.
È anche più piccolo del precedente mietitore alimentato da MOF e può stare in una borsetta. Nonostante il cambio di dimensioni, il dispositivo è ancora più efficiente dal punto di vista energetico. Ha prodotto 200 grammi di acqua pulita per metro quadrato di vapore acqueo, più di tre volte il tasso di produttività dell’acqua di una precedente iterazione del team di Yaghi di una mietitrice alimentata da MOF.
Probabilmente ci saranno ulteriori sviluppi in termini di efficienza, dimensioni e scala per questo primo prototipo. Yaghi ha affermato di poter vedere un giorno un’adozione diffusa di raccoglitori d’acqua alimentati da MOF domestici e raccoglitori d’acqua su scala comunitaria, con l’aiuto della scienza dei dati e dell’apprendimento automatico. Quelli potrebbero trovarsi nelle cucine o anche accanto ai condizionatori d’aria per fornire alle case acqua pulita per cucinare e pulire. Alcune aziende stanno già lavorando su questo, ha detto.
“Dà agli individui l’indipendenza dall’acqua”, ha detto Yaghi.
Fonte: Università di Berkeley
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
