Il sole e il mare – entrambi abbondanti e gratuiti – vengono sfruttati in un progetto unico per creare fattorie marine verticali galleggianti sull’oceano in grado di produrre acqua dolce per bere e per l’agricoltura.
In quella che si ritiene sia una prima mondiale, i ricercatori dell’Università dell’Australia del Sud hanno progettato un sistema autosufficiente a energia solare che fa evaporare l’acqua di mare e la ricicla in acqua dolce, coltivando raccolti senza alcun coinvolgimento umano.
Potrebbe aiutare ad affrontare l’incombente carenza globale di acqua dolce e cibo nei decenni a venire, con la popolazione mondiale che dovrebbe raggiungere i 10 miliardi entro il 2050.
Il professor Haolan Xu e il dottor Gary Owens del Future Industries Institute dell’UniSA hanno sviluppato la fattoria marina galleggiante verticale composta da due camere: uno strato superiore simile a una serra e una camera inferiore per la raccolta dell’acqua.
“Il sistema funziona in modo molto simile a un letto traspirante con cui i giardinieri domestici potrebbero avere familiarità”, afferma il dottor Owen.
“Tuttavia, in questo caso, l’acqua pulita è fornita da una serie di evaporatori solari che assorbono l’acqua di mare, intrappolano i sali nel corpo dell’evaporatore e, sotto i raggi del sole, rilasciano nell’aria vapore acqueo pulito che viene poi condensato in acqua nastri e trasferiti nella camera di crescita superiore delle piante.”
In un test sul campo, i ricercatori hanno coltivato tre colture vegetali comuni – broccoli, lattuga e pak choi – su superfici di acqua di mare senza manutenzione o irrigazione aggiuntiva con acqua pulita.
Secondo il professor Xu, il sistema, che è alimentato solo dalla luce solare, presenta numerosi vantaggi rispetto ad altri progetti di fattorie solari marine attualmente in fase di sperimentazione.
“Altri progetti hanno installato evaporatori all’interno della camera di crescita che occupano spazio prezioso che potrebbe altrimenti essere utilizzato per la crescita delle piante. Inoltre, questi sistemi sono soggetti a surriscaldamento e morte del raccolto”, afferma il professor Xu.
Sono state proposte anche fattorie galleggianti, dove i tradizionali pannelli fotovoltaici raccolgono elettricità per alimentare unità di desalinizzazione convenzionali, ma queste sono ad alta intensità energetica e costose da mantenere.
“Nel nostro progetto, la distribuzione verticale dell’evaporatore e delle camere di crescita riduce l’ingombro complessivo del dispositivo, massimizzando l’area per la produzione alimentare. È completamente automatizzato, a basso costo ed estremamente facile da utilizzare, utilizzando solo energia solare e acqua di mare per produrre acqua pulita e coltivare i raccolti.”
Il dottor Owens afferma che il loro progetto è solo una prova di concetto in questa fase, ma il passo successivo sarà quello di ampliarlo, utilizzando una piccola serie di dispositivi individuali per aumentare la produzione dell’impianto. Soddisfare esigenze di approvvigionamento alimentare più ampie significherà aumentare sia le dimensioni che il numero di dispositivi.
“Non è inconcepibile che in futuro si possano vedere enormi biocupole agricole galleggianti sull’oceano o molteplici dispositivi più piccoli dispiegati su una vasta area marina.”
È probabile che il loro prototipo esistente venga modificato per produrre una maggiore produzione di biomassa, compreso l’utilizzo di materiali di substrato a basso costo come la fibra di paglia di riso di scarto, per rendere il dispositivo ancora più economico da gestire.
I ricercatori hanno dimostrato che l’acqua riciclata prodotta in questo modo è sufficientemente pura da essere potabile e ha meno salinità rispetto alle Linee guida sanitarie mondiali per l’acqua potabile.
Le Nazioni Unite stimano che entro il 2050 circa 2,4 miliardi di persone potrebbero soffrire di carenza idrica. Nello stesso periodo, si prevede che la fornitura globale di acqua per l’irrigazione agricola diminuirà di circa il 19%.
“L’acqua dolce rappresenta solo il 2,5% dell’acqua mondiale e la maggior parte di questa non è accessibile perché è intrappolata nei ghiacciai, nelle calotte polari o si trova in profondità nel sottosuolo”, afferma il dottor Owens. “Non è nemmeno che l’acqua dolce stia diminuendo, ma la piccola quantità esistente è sempre più richiesta a causa della crescita della popolazione e dei cambiamenti climatici.
“Il fatto che il 97,5% dell’acqua mondiale si trovi nei nostri oceani – e sia liberamente disponibile – rappresenta una soluzione ovvia per sfruttare il mare e il sole per affrontare la crescente carenza globale di acqua, cibo e terreni agricoli. L’adozione di questa tecnologia potrebbe migliorare la salute e il benessere di miliardi di persone in tutto il mondo”.
L’esperimento progettuale è pubblicato nel Giornale di ingegneria chimica.
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