Nelle prove nel deserto, una raccoglitrice di acqua di nuova generazione conferisce acqua fresca dall'aria

Lo scorso ottobre, un team della UC Berkeley si diresse nel deserto dell'Arizona, buttò il nuovo prototipo di raccolta d'acqua nel cortile di una casa e iniziò a prelevare l'acqua dall'aria senza alcuna energia diversa dalla luce solare.

Negli esperimenti, gli scienziati della UC Berkeley hanno dimostrato che la loro raccoglitrice di acqua di nuova generazione riesce a recuperare acqua potabile dall’aria del deserto ogni ciclo giorno/notte, utilizzando un MOF (reticolo metallorganico) che assorbe l’acqua durante la notte e, attraverso il calore solare del il giorno, la rilascia per venire condensata e raccolta.

Il successo del loro test sul campo ha provato ciò che il team predisse nel 2017: che la raccoglitrice di acqua riesce ad estrarre acqua potabile a condizioni di bassa umidità e a un costo basso, rendendo questa macchina ideale per le popolazioni delle zone aride e senza acqua.

“Non c’è nulla di simile,” dice Omar Yaghi, che ha inventato la tecnologia alla base della raccoglitrice. “Funziona a temperatura ambiente sfruttando la luce, e senza aggiungere altra energia si può raccogliere acqua nel deserto. Questo viaggio dal laboratorio al deserto ci ha permesso di trasformare il fenomeno della raccolta dell’acqua da un fatto interessante a vera e propria scienza.”

La prova condotta a Scottsdale, dove l’umidità va dal 40% durante la notte all’8% durante il giorno, dimostra che la raccoglitrice potrebbe essere facilmente migliorata semplicemente aggiungendo più materiale assorbente, ovvero il MOF, un materiale altamente poroso. Yaghi ha dichiarato di aver creato un nuovo MOF basato sull’alluminio, chiamato MOF-303, che è almeno 150 volte più economico e nei test di laboratorio assorbe almeno il doppio.

“C’è un interesse diffuso nella commercializzazione di questi apparecchi, molte startup stanno già sviluppando un dispositivo di raccolta dell’acqua commerciale. Il MOF-303 rende tutto più pratico, perché è economico.”

MOF super assorbenti

I MOF sono solidi con così tanti canali interni e buchi che un MOF della dimensione di un cubetto di zucchero potrebbe avere una superficie interna delle dimensioni di sei campi da calcio. Questa superficie assorbe facilmente gas o liquidi ma, altrettanto importante, li rilascia rapidamente quando riscaldati. Diversi tipi di MOF sono già stati testati come modo per immettere più gas nei serbatoi di veicoli alimentati a idrogeno, assorbire il biossido di carbonio dalle ciminiere e immagazzinare il metano.(1)

Per la nuova pubblicazione, il team di UC Berkeley - il laureando Eugene Kapustin e i borsisti post dottorato Markus Kalmutzki e Farhad Fathieh - hanno raccolto e misurato l'acqua e testato la raccoglitrice di ultima generazione in condizioni variabili di umidità, temperatura e intensità solare.

La raccoglitrice è essenzialmente una scatola all'interno di una scatola. La scatola interna contiene un letto di due metri quadrati di granuli MOF aperti all’aria per assorbire l'umidità. Questo è racchiuso in un cubo di plastica di due piedi con la parte superiore e i lati trasparenti. La parte superiore viene lasciata aperta di notte per far entrare l'aria ed entrare in contatto con il MOF, ma è sostituita durante il giorno in modo che la scatola possa riscaldarsi come una serra per far uscire l'acqua dal MOF. L'acqua rilasciata si condensa all'interno della scatola esterna e cade sul fondo, dove viene raccolta dai ricercatori con una pipetta.

Gli estesi test sul campo delineano un progetto che consente agli ingegneri di configurare la raccoglitrice per le diverse condizioni in Arizona, nel Mediterraneo o altrove, in base a un MOF specifico.

"Lo sviluppo chiave qui è che funziona a bassa umidità, perché è la condizione delle regioni aride del mondo", ha detto Yaghi. In queste condizioni, la mietitrice raccoglie l'acqua anche a punti di rugiada sotto zero.

Yaghi attende con impazienza il prossimo test sul campo, che metterà alla prova il MOF a base di alluminio ed è programmato nella Death Valley a fine estate, dove le temperature raggiungono i 110 gradi Fahrenheit durante il giorno e rimangono sui 70 gradi di notte, con bassa umidità notturna al 25%.

Riferimenti:

(1) Adsorption-based atmospheric water harvesting device for arid climates

Articolo originale del UC Berkeley: In desert trials, next-generation water harvester delivers fresh water from air / Foto: UC Berkeley / Traduzione e adattamento linguistico: Veronica Pesenti