Il prototipo del nuovo dispositivo di desalinizzazione ad energia solare si trova in cima al MIT. Immagine: per gentile concessione dei ricercatori.
Le comunità marittime con molto sole possono presto avere acqua fresca in abbondanza senza bisogno di elettricità.
Un team internazionale di scienziati ha sviluppato un modo economico per fornire acqua dolce alle comunità assetate rendendo potabile l'acqua di mare senza usare elettricità.
Finché il sole splende, dicono, il loro dispositivo produrrà abbastanza acqua potabile di alta qualità per coprire le esigenze di una famiglia, ad un costo di circa $ 100 (£ 77).
Gli scienziati, del Massachusetts Institute of Technology (MIT), degli Stati Uniti e della Shanghai Jiao Tong University, in Cina, ritengono che la loro onda cerebrale offra una soluzione semplice alle isole assetate e alle aride aree costiere che non dispongono di un approvvigionamento elettrico affidabile ma che hanno accesso all'acqua di mare. Potrebbe anche aiutare a prevenire alcune delle migrazioni di massa previste con i cambiamenti climatici.
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I ricercatori riportano il loro lavoro sulla rivista Energia e Scienze Ambientali. Test del loro prototipo su un tetto al Massachusetts Institute of Technology, producevano più di 1.5 litri di acqua potabile fresca ogni ora per ogni metro quadrato dell'area di raccolta solare.
Il loro dispositivo è a forma di cubo, con più strati di evaporatori solari e condensatori accatastati uno sopra l'altro, sormontati da uno strato di isolamento trasparente. Essenzialmente è un multistrato ancora solare, simile a quelli usati per secoli per produrre liquori forti e utilizzati oggi in molte applicazioni.
“Questo nuovo approccio è molto significativo. Una delle sfide nella dissalazione ancora a base solare è stata la bassa efficienza. Questa maggiore efficienza avrà un impatto complessivo sulla riduzione del costo dell'acqua prodotta ”
Un solare utilizza ancora pannelli piatti per assorbire il calore che poi trasferisce in uno strato d'acqua, che inizia a evaporare. Il vapore si condensa sul pannello successivo e l'acqua viene raccolta, mentre il calore della condensa del vapore viene passato allo strato superiore.
Ogni volta che il vapore si condensa su una superficie, rilascia calore; nei tipici sistemi a condensatore, quel calore viene semplicemente perso nell'ambiente. Ma in questa versione multistrato il calore rilasciato fluisce verso il successivo strato evaporante, riciclando il calore solare e aumentando l'efficienza complessiva.
L'efficienza deriva dall'utilizzo di ciascuna delle fasi multiple per rimuovere il sale dall'acqua di mare, con il calore rilasciato dalla fase precedente imbrigliato anziché sprecato. In questo modo, il dispositivo dimostrativo del team ha raggiunto un'efficienza complessiva del 385% nel convertire l'energia della luce solare in evaporazione.
Evelyn Wang, una coautrice, ha dichiarato: “Quando condensa l'acqua, rilasci energia sotto forma di calore. Se hai più di un livello, puoi approfittare di quel calore. "
Scambio di costi
Sebbene l'aggiunta di più livelli aumenti l'efficienza di conversione del sistema, ogni livello aggiunge anche costi e ingombro. Il team ha optato per un sistema in 10 fasi per il proprio dispositivo di prova.
Forniva acqua pura che superava gli standard di acqua potabile della città, ad una velocità di 5.78 litri per metro quadrato (circa 1.52 galloni per 11 piedi quadrati) di area di raccolta solare. Questo è più del doppio della quantità record precedentemente prodotta da un tale sistema di desalinizzazione ad energia solare passiva, afferma il professor Wang.
E un grande vantaggio del sistema è che ha un meccanismo autosvuotante che pulirà l'accumulo di sale ogni notte e lo riporterà in mare.
Un possibile modo di utilizzare il sistema sarebbe con pannelli galleggianti su un corpo di acqua salata. I pannelli potevano fornire acqua dolce costante attraverso i tubi fino alla riva fintanto che il sole splendeva. Altri sistemi potrebbero essere progettati per servire una singola famiglia, magari utilizzando un pannello piatto su un grande serbatoio poco profondo di acqua di mare.
Il team stima che un sistema con un'area di raccolta solare di circa un metro quadrato potrebbe soddisfare il fabbisogno giornaliero di acqua potabile di una persona. Nella produzione, pensano che un sistema costruito per soddisfare le esigenze di una famiglia potrebbe essere costruito per circa $ 100.
Sostituzioni più economiche
Il componente più costoso del prototipo è lo strato di trasparente aerogel utilizzato come isolante nella parte superiore dello stack, ma il team suggerisce invece di utilizzare altri isolanti meno costosi. (L'aerogel stesso è realizzato con silice molto economica ma richiede attrezzature di essiccazione specializzate durante la sua fabbricazione.)
"Questo nuovo approccio è molto significativo", afferma Professor Ravi Prasher del Lawrence Berkeley National Laboratory e l'Università della California a Berkeley, che non era coinvolta nella ricerca.
“Una delle sfide nella dissalazione solare a base fissa è stata la bassa efficienza a causa della perdita di energia significativa nella condensa.
"Raccogliendo in modo efficiente l'energia di condensazione, l'efficienza complessiva da solare a vapore viene notevolmente migliorata ... Questa maggiore efficienza avrà un impatto complessivo sulla riduzione del costo dell'acqua prodotta." - Rete di notizie sul clima
Circa l'autore
Paul Brown è l'editore congiunto di Climate News Network. È un ex corrispondente per l'ambiente del Guardian e scrive anche libri e insegna giornalismo. Può essere raggiunto a [email protected]
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Questo articolo è apparso originariamente su Climate News Network
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