Questa strana “tazza” si riempie d’acqua fresca e pulita quando esposta all’aria: può salvare tante vite

Il curioso dispositivo che cattura acqua dall'aria. Credit: Shu Shu Zheng / Università RMIT

I ricercatori hanno sviluppato un dispositivo rivoluzionario e a basso costo in grado di catturare l'acqua dall'atmosfera. Basta esporlo all'aria, anche a bassa umidità, e inizia a trattenere e recuperare il prezioso composto al suo interno. Si tratta di una sorta di tazza hi-tech sormontata da una peculiare cupola a cono, che intrappola l'umidità presente nell'atmosfera – anche secca e rarefatta – grazie a speciali cubetti in materiale spugnoso, facendola poi accumulare come acqua liquida attraverso l'energia solare. Il dispositivo presenta anche un sistema per filtrare le particelle inquinanti e un altro per il raffreddamento. Può dunque produrre acqua potabile, pulita e fresca quasi in ogni condizione ambientale, sfruttando fonti rinnovabili e materiali a basso costo.

Secondo gli ingegneri che lo hanno messo a punto, il dispositivo “acqua-aria” potrebbe salvare molte vite nei contesti in cui non vi è accesso all'acqua potabile, ad esempio dopo un disastro naturale. L'efficienza registrata risulta superiore a quello di altri sistemi di cattura dell'umidità, inoltre, pur trattandosi di un prototipo sperimentale di piccole dimensioni in grado di cogliere pochi millilitri d'acqua, può essere scalato in un oggetto di grandi dimensioni che potrebbe soddisfare il fabbisogno di molte persone in situazioni di emergenza.

A mettere a punto il dispositivo è stato un team di ricerca internazionale guidato da scienziati del Centro per gli atomi e la nanofabbricazione (CAN) – Facoltà di Scienze dell'Università RMIT di Melbourne (Australia), che hanno collaborato a stretto contatto di diversi istituti cinesi. Fra quelli coinvolti l'Università A&F di Zhejiang; il Laboratorio chiave di scienza e tecnologia del legno della provincia di Zhejiang; l'Istituto di tecnologia di Yancheng; e l'Hangzhou Vocational & Technical College dell'Istituto di ecologia e salute.

I ricercatori, coordinati dal dottor Derek Hao dell'ateneo australiano, hanno creato il dispositivo avvalendosi dell'intelligenza artificiale, impiegata per trovare il perfetto connubio di diversi materiali per ottenere la struttura filtrante più efficiente. Il suo cuore pulsante è il legno di balsa raffinato, ottenuto dalla pianta Ochroma pyramidale e noto per la sua incredibile leggerezza e resistenza. È caratterizzato da una trama spugnosa particolarmente efficace nell'assorbimento dell'umidità e nel rilascio di acqua. Per coadiuvarlo, come spiegato dal dottor Hao in un comunicato stampa, sono stati aggiunti anche vari composti specializzati come cloruro di litio, nanoparticelle di ossido di ferro e nanotubi in carbonio, uniti in cubetti che vengono inseriti nell'anima filtrante del dispositivo.

I cubi spugnosi e adsorbenti alla base del dispositivo. Credit: Shu Shu Zheng, Università RMIT

Il dispositivo è stato testato in varie condizioni ambientali ed è rimasto efficiente anche dopo essere stato tenuto per diversi giorni a una temperatura di – 20 °C. È in grado di estrarre acqua dall'aria a temperature fino a 55 °C e in un elevato range di umidità. "I ​​risultati hanno mostrato che il materiale presentava notevoli proprietà igroscopiche in un ampio intervallo di umidità (30-90%), rilasciando il 99,9% dell'acqua adsorbita dopo 600 minuti di esposizione alla luce solare simulata e mantenendo un efficace assorbimento di umidità anche a -20 °C", hanno spiegato gli scienziati nell'abstract dello studio.

Il dispositivo è stato in grado di produrre oltre 2 millilitri d'acqua per ogni grammo di materiale utilizzato, seguendo uno specifico schema: “Nei test all'aperto, il nostro dispositivo ha catturato 2,5 millilitri di acqua per grammo durante la notte e ne ha rilasciata la maggior parte durante il giorno, raggiungendo un'efficienza di raccolta giornaliera dell'acqua del 94 percento”, ha affermato il dottor Hou. “Al 30 percento di umidità, il nostro dispositivo ha assorbito circa 0,6 millilitri di acqua per grammo. “Questi risultati evidenziano il suo potenziale utilizzo in sistemi di raccolta dell’acqua fuori dalla rete elettrica, alimentati dall’energia solare”, ha chiosato l'esperto.

Chiaramente stiamo parlando di un dispositivo sperimentale di piccole dimensioni, che dovrebbe essere trasformato in qualcosa di molto più grande per risultare funzionale ed efficiente in contesti di emergenza. Tra i suoi vantaggi il fatto che il legno di balsa “è ampiamente disponibile, biodegradabile ed economico”, ha spiegato il dottor Hou, mentre il processo di produzione con gli altri componenti non è complesso e dunque si può agevolare la produzione di massa. Nel 2018 i ricercatori dell'Università KAUST dell'Arabia Saudita avevano creato un altro dispositivo in grado di catturare acqua dall'aria secca del deserto, basato su idrogel con cloruro di calcio. I dettagli della nuova ricerca “Development and characterization of novel wood-based composite materials for solar-powered atmospheric water harvesting: A machine intelligence supported approach” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica specializzata Journal of Cleaner Production.