Un dispositivo per estrarre acqua potabile anche dall’aria secca del deserto, usando come fonte di energia solo la luce solare, e in grado potenzialmente di risolvere il problema della carenza di acqua nelle zone più aride del pianeta. È stato messo a punto a punto da un team di ricercatori della University of California a Berkeley e del King Abdulaziz City for Science and Technology a Rivadh, in Arabia Saudita, che lo hanno testato nel deserto dell’Arizona ed hanno raccontato il successo del primo test sul campo sulle pagine della rivista Science Advances.
Il dispositivo è stato testato a Scottsdale, nel deserto dell’Arizona, dove l’umidità relativa è molto bassa, variando dal 40% nelle ore notturne all’8% di giorno. Eppure, anche in tali condizioni, il dispositivo realizzato dai ricercatori, guidati da Omar Yaghi, sembra funzionare in modo efficiente. “Il nostro è un dispositivo unico” ha spiegato Yaghi. “Funziona a temperatura ambiente e con luce solare ed è in grado di raccogliere acqua dal deserto senza alcun ulteriore input di energia dall’esterno”.
Lo strumento per estrarre acqua dall’aria del deserto si basa su materiali relativamente nuovi ad elevata area superficiale, chiamati reticoli metallorganici o MOF (Metal Organic Framework), per usare l’acronimo inglese. Si tratta di materiali cristallini costituiti da nodi metallici coordinati a leganti organici rigidi. La loro particolare struttura conferisce loro una notevole porosità ed un’elevata area superficiale e, di conseguenza, la capacità di immagazzinare al loro interno grandi quantità di vapore acqueo e gas. Basti pensare che un MOF delle dimensioni di una zolletta di zucchero può avere un’area superficiale interna pari a quella di sei campi da calcio. Vari tipi di questi materiali sono già stati messi a punto per immagazzinare una maggiore quantità di gas nei serbatoi di veicoli alimentati ad idrogeno, per assorbire anidride carbonica dalle ciminiere e per immagazzinare il metano.
Nel dispositivo testato nel deserto dell’Arizona è stato usato il MOF-801, a base di zirconio, un metallo prezioso di costo elevato. Il MOF-801, sotto forma di grani e con un’area superficiale di circa 0,2 metri quadrati, è stato disposto all’interno di un contenitore, inserito a sua volta in un altro contenitore di plastica trasparente. Durante la notte, il coperchio del contenitore esterno veniva lasciato aperto per far entrare l’aria e consentire il processo di assorbimento dell’umidità all’interno dei pori del MOF. Durante il giorno il contenitore veniva chiuso; con la luce solare, la temperatura all’interno del contenitore aumentava (come accade in una serra) e veniva così rilasciato il vapore acqueo immagazzinato durante la notte. Il vapore acqueo condensava sulle pareti del contenitore e l’acqua veniva successivamente raccolta.
Un prototipo del dispositivo era già stato descritto in uno studio del 2017, ma per la prima volta è stato testato sul campo. Adesso i ricercatori hanno dimostrato che è possibile renderlo più efficiente. Nei test sul campo nel deserto dell’Arizona sono riusciti ad ottenere circa 200 millilitri di acqua al giorno per chilogrammo di MOF impiegato. “Il passaggio dal laboratorio al deserto – ha commentato Yaghi – ci ha permesso di trasformare un fenomeno curioso in scienza. La dimostrazione che può funzionare nelle regioni aride del mondo è una svolta cruciale”.
Yaghi e colleghi riferiscono di aver già messo a punto un nuovo MOF a base di alluminio, il MOF-303. Con importanti vantaggi: l’alluminio ha un costo 150 volte più basso di quello dello zirconio a parità di peso e l’efficienza sarebbe pressoché doppia. Nelle stesse condizioni, si potrebbero produrre infatti più di 400 millilitri di acqua per ogni chilogrammo di MOF utilizzato. Yaghi attende con impazienza i test sul campo del MOF a base di alluminio, programmati per la prossima estate nella Death Valley. Qui le temperature medie raggiungono i 43 gradi centigradi di giorno e i 21 di notte, con un’umidità notturna pari solo al 25%.
E intanto già si inizia a pensare alla produzione industriale su larga scala del dispositivo. “C’è un enorme interesse per la commercializzazione di questi dispositivi, e ci sono già varie startup impegnate nello sviluppo di un dispositivo commerciale per la raccolta dell’acqua” ha affermato Yaghi. “Il MOF a base di alluminio è particolarmente vantaggioso da questo punto di vista- conclude Yaghi- dato che è molto economico”.
Riferimenti: Science Advances
