In tutto il mondo, circa 850 milioni di persone non hanno accesso all'acqua potabile pulita. L'acqua contaminata trasmette un'enorme varietà di malattie, tra cui colera, dissenteria e tifo, causando oltre mezzo milione di morti all'anno.
I ricercatori dell'Università di Buffalo hanno sviluppato un depuratore d'acqua solare che sperano possa disinfettare l'acqua in modo più rapido, economico ed efficace rispetto ad altri modelli.
"L'energia solare è sostanzialmente gratuita", afferma Qiaoqiang Gan, un professore di ingegneria che ha guidato la ricerca. "In alcuni paesi delle aree tropicali, sono a corto di risorse ma hanno un'abbondanza di energia solare".
Il design sembra più o meno come una piccola tenda con telaio ad A. La carta nera impregnata di carbonio è drappeggiata su una forma triangolare e posta sopra l'acqua. I bordi della carta scorrono nell'acqua, assorbendola come una spugna. È una modernizzazione dell'antica tecnologia dell'ancora solare, che utilizza l'energia solare per evaporare l'acqua e lasciare indietro i contaminanti. Il vapore acqueo quindi si raffredda, si condensa e può essere raccolto. Il team di Gan ha migliorato il design del fermo solare, rendendolo più efficiente dandogli una forma inclinata: ciò mantiene la carta fresca, poiché la luce la colpisce inclinandola invece che direttamente. Poiché la carta rimane al di sotto della temperatura ambiente, assorbe calore dall'ambiente circostante, il che compensa la perdita di energia solare durante il processo di vaporizzazione.
Il dispositivo può evaporare circa 2, 2 litri di acqua all'ora per ogni metro quadrato di carta colpita dal sole. Questo è più efficiente di altri depuratori d'acqua a energia solare, afferma Gan.
La ricerca è stata descritta in un articolo pubblicato all'inizio di questo mese sulla rivista Advanced Science . Il lavoro, finanziato dalla National Science Foundation, era una collaborazione tra l'Università di Buffalo, l'Università del Wisconsin-Madison e l'Università di Fudan in Cina. I primi autori dell'articolo furono Haomin Song e Youhai Liu.
I ricercatori Qiaoqiang Gan, Zongmin Bei e Haomin Song sono stati tra gli autori del nuovo studio. I tre ingegneri e i loro colleghi stanno lavorando per portare il solare a coloro che ne hanno bisogno attraverso la loro startup, Sunny Clean Water. (Douglas Levere / Università di Buffalo) Gan e i suoi colleghi hanno creato una società per commercializzare la tecnologia. Il loro prototipo può condensare e raccogliere tra i 10 ei 20 litri ogni giorno in pieno sole, afferma Gan. Dato che la donna adulta media ha bisogno di circa 2, 7 litri di liquidi al giorno e l'uomo medio ha bisogno di circa 3, 7, di cui circa l'80% proviene da bevande, in teoria potrebbe ancora fornire abbastanza acqua potabile giornaliera per una famiglia. Gan stima che costerà circa $ 200 e sarà disponibile entro un anno circa.
Gan spera che il dispositivo sia più economico di tecnologie simili sviluppate negli ultimi anni, molte delle quali si basano su costosi nanomateriali. Gli scienziati di Stanford hanno creato un minuscolo filtro per l'acqua utilizzando "nanoflakes" di molibdeno, diverse aziende hanno cercato di utilizzare il nanocellulosio per il trattamento delle acque, mentre il nanofiltro di un ingegnere tanzaniano ha vinto il premio per l'innovazione africana dalla Royal Academy of Engineering del Regno Unito. Al contrario, il solare utilizza ancora carta carbone economica e ampiamente disponibile.
Il dispositivo può essere utilizzato su qualsiasi tipo di superficie dell'acqua: un lago, uno stagno, un trogolo, persino l'oceano. Ma come funzionerà dipenderà dall'impostazione.
"La sfida principale è che persone diverse in aree diverse hanno esigenze locali", afferma Gan, che è appena tornato da un viaggio di raccolta di dati in Argentina. "Soprattutto se la qualità dell'acqua di fonte è molto diversa."
Ad esempio, se il fermo viene utilizzato sull'oceano, il sale alla fine si accumulerà in superficie. Questa e altre sfide progettuali sono ancora in fase di elaborazione.
Gan afferma che l'ancora può rimuovere quasi il 100 percento di batteri, virus e composti organici come l'arsenico. Funziona meno bene con alcuni prodotti chimici volatili, compresi alcuni pesticidi, che vengono evaporati con l'acqua anziché lasciati indietro.
"Sembra che abbia una seria promessa", afferma Desmond Lawler, professore di ingegneria all'Università del Texas ad Austin, del sistema.
Lawler afferma che una considerazione importante sarà l'umidità dell'ambiente in cui viene utilizzato il fermo. In condizioni molto umide - pensa ai Caraibi dopo un uragano - è molto più difficile far evaporare l'acqua. Il team dovrà tenerne conto durante la progettazione di sistemi per località specifiche.
Anche se non immagina che il sistema sia un sostituto di fonti di acqua pulita più permanenti, Lawyer afferma di trovare promettente la semplicità del sistema.
"Un sistema su piccola scala che potrebbe creare acqua potabile per una famiglia", afferma Lawler. "È molto eccitante pensare, in particolare per le situazioni di emergenza."
