Solare

Gli scienziati sviluppano una tecnica a basso costo ed altamente efficiente che utilizza l’energia solare per rimuovere il sale dall’acqua di mare, producendo acqua potabile sicura.

Istituto Americano di Fisica

immagine: L'unità di desalinizzazione a energia solare è composta da tre strati: materiale traspirante, un isolante termico e un assorbitore di luce solare a base di carta contenente titanio.vedere di più

Credito: Chao Chang

WASHINGTON, 27 aprile 2021 -- Nonostante la grande quantità di acqua sulla Terra, la maggior parte di essa è acqua di mare non potabile. L’acqua dolce rappresenta solo il 2,5% circa del totale, quindi gran parte del mondo sperimenta gravi carenze idriche.

In AIP Advances, di AIP Publishing, gli scienziati cinesi riferiscono dello sviluppo di un dispositivo di desalinizzazione altamente efficiente alimentato da energia solare. Il dispositivo è costituito da uno strato contenente titanio, TiNO, o ossido di nitruro di titanio, in grado di assorbire l'energia solare. Il TiNO si deposita su uno speciale tipo di carta e schiuma che permette all'assorbitore solare di galleggiare sull'acqua di mare.

Quando la luce solare colpisce lo strato di titanio, si riscalda rapidamente e vaporizza l'acqua. Posizionando l'unità in un contenitore trasparente con tetto inclinato in quarzo, il vapore acqueo può essere condensato e raccolto, producendo un'abbondante quantità di acqua dolce.

"Nel campo dell'energia solare, TiNO è un rivestimento commerciale comune che assorbe l'energia solare, ampiamente utilizzato nei sistemi solari per l'acqua calda e nelle unità fotovoltaiche", ha affermato l'autore Chao Chang. "Ha un alto tasso di assorbimento solare e una bassa emissività termica e può convertire efficacemente l'energia solare in energia termica."

I ricercatori hanno sviluppato un metodo per depositare uno strato di TiNO utilizzando una tecnica nota come magnetron sputtering. Hanno utilizzato un tipo speciale di carta altamente porosa nota come carta airlaid che funge da materiale traspirante per fornire acqua dal serbatoio dell’acqua di mare. La carta airlaid è realizzata con fibre di legno ed è comunemente utilizzata nei pannolini usa e getta.

L'unità di evaporazione comprendeva tre parti: lo strato di TiNO sulla parte superiore, un isolante termico e la carta airlaid sul fondo. Lo strato isolante è in schiuma di polietilene, dotata di numerosi pori pieni d'aria che intrappolano il calore e consentono all'unità multistrato di galleggiare sopra un serbatoio di acqua di mare, riducendo al minimo la perdita di calore nell'ambiente circostante.

"La carta porosa utilizzata come substrato per l'assorbitore solare TiNO può essere riutilizzata e riciclata più di 30 volte", ha affermato Chang.

La precipitazione del sale sulla superficie del TiNO potrebbe interferire con l'efficienza, ma i ricercatori hanno riscontrato che anche dopo molto tempo non si formava alcuno strato di sale sulla superficie. Suggeriscono che la natura porosa della carta allontana il sale che potrebbe formarsi sulla superficie, restituendolo al serbatoio dell’acqua di mare.

La salinità dell'acqua di mare ordinaria è di oltre 75.000 milligrammi di sale per litro. L'acqua potabile ordinaria ha una salinità di circa 200 milligrammi per litro. L'unità di desalinizzazione è stata in grado di ridurre la salinità dell'acqua di mare a meno di 2 milligrammi per litro.

La combinazione di basso costo, alta efficienza e assenza di incrostazioni per questa tecnologia di desalinizzazione dimostra che ha il potenziale per aiutare a risolvere la carenza di acqua dolce nel mondo.

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L'articolo "Evaporatore interfacciale poroso TiNO a comando solare per la desalinizzazione dell'acqua di mare ad alta efficienza" è scritto da Chao Chang, Min Liu, Lilin Pei, Guowei Chen, Zongyu Wang e Yulong Ji. L'articolo apparirà su AIP Advances il 27 aprile 2021 (DOI: 10.1063/5.0047390). Dopo tale data sarà possibile accedervi all'indirizzo https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0047390.

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I progressi dell'AIP

10.1063/5.0047390

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