In recenti test sul campo, i ricercatori del MIT hanno comprovata che il loro nuovo dispositivo può effettivamente estrarre l'acqua dall'aria del deserto.

Questo nuovo dispositivo, alimentato dalla luce solare, sarebbe una vera manna per le aree con clima caldo arido e regioni colpite dalla siccità in tutto il mondo, una volta che i ricercatori aumenteranno la loro tecnologia.

Lo studio è pubblicato sulla rivista Nature Communications.

Il nuovo dispositivo è un miglioramento del dispositivo concettuale che era introdotto l'anno scorso, che era anche coperto di TUN.  

"Il progresso che abbiamo ottenuto durante la nostra dimostrazione di proof-of-concept lo scorso anno è la sperimentazione di un prototipo su piccola scala in condizioni desertiche dove crediamo che i sistemi di raccolta dell'acqua basati su adsorbimento siano più pratici", ha dichiarato Hyunho Kim, ex studente laureato del MIT. e co-autore principale dello studio.

"Inoltre, abbiamo apportato diversi miglioramenti di progettazione che hanno consentito il funzionamento con maggiore efficienza", ha proseguito.

"Con un'attenta progettazione e ottimizzazione, abbiamo sviluppato un dispositivo che è adatto per il funzionamento in condizioni aride e in punti di rugiada negativi in ​​cui le tecnologie concorrenti / commercialmente mature come i cicli di asciugatura a base di refrigerazione sono irrealizzabili."

Il dispositivo

Il nuovo dispositivo utilizza relativamente nuovi materiali ad alta area superficiale chiamati quadri metallici-organici (MOF) a assorbire le molecole di acqua dall'aria, che si trasforma in vapore durante il giorno in cui la luce del sole lo riscalda. Quando il vapore fuoriesce dal MOF, viene incanalato in un recipiente acrilico adiacente in cui un condensatore raccoglie le gocce d'acqua e le indirizza in un collettore.

Lo studio

Il team di ricerca ha testato il nuovo dispositivo su un tetto dell'Arizona State University a Tempe, che è rappresentativo delle aree aride in cui il dispositivo è destinato a funzionare, e ha dimostrato che può effettivamente raccogliere l'acqua in condizioni reali.

Secondo i ricercatori, il nuovo dispositivo è in grado di estrarre acqua potabile anche con umidita 'relativa inferiore al 10 percento, quindi funzionerebbe anche in aria secca molto secca.

La capacità del dispositivo di lavorare a livelli di umidità così bassi è notevole, poiché altri metodi attuali richiedono livelli più elevati di umidità per estrarre l'acqua dall'aria. Ad esempio, i metodi di raccolta della nebbia richiedono l'umidità percentuale 100 mentre i sistemi basati sulla refrigerazione per la raccolta della rugiada richiedono un'umidità percentuale superiore a 50. Inoltre, quest'ultimo è altamente dipendente dall'energia per il raffreddamento ed è gestito da pompe e compressori che potrebbero rompersi.  

Al contrario, il nuovo dispositivo del MIT può funzionare esclusivamente alla luce del sole, in modo che possa essere utilizzato ovunque finché c'è molta luce solare. Il dispositivo funziona anche in modo passivo quindi non ci sono parti rotte con cui fare i conti.

I ricercatori hanno anche condotto test dello spettrometro di massa dell'acqua prodotta dal dispositivo, che non ha mostrato impurità.

"[T] non c'è nulla del MOF che cola nell'acqua" Evelyn Wang, il professore di Gail E. Kendall nel Dipartimento di ingegneria meccanica del MIT e autore senior di entrambi i giornali, ha detto in una nota.

"Mostra che il materiale è davvero molto stabile e che possiamo ottenere acqua di alta qualità."

Il potenziale

Nei loro test sul campo, i ricercatori hanno usato un piccolo dispositivo proof-of-concept, che era limitato a un singolo ciclo notturno con la luce solare. Ma il funzionamento continuo potrebbe essere reso possibile utilizzando altre fonti di calore sostenibile di basso grado come la biomassa e il calore di scarto, secondo Sameer Rao, postdoc del MIT e co-autore principale dello studio.

"Il funzionamento del ciclo di raccolta dell'acqua basato sull'adsorbente è guidato dall'energia termica", ha affermato Rao.

"Quindi sì, la produzione di acqua può essere guidata dal calore dei rifiuti o dalla biomassa e non essere limitata all'energia solare termica".

I ricercatori ritengono inoltre che se il dispositivo proof-of-concept fosse scalato, produrrebbe più di un quarto di litro di acqua al giorno per ogni chilogrammo di MOF. La produzione potrebbe essere aumentata di tre volte con l'uso di materiale più ottimale, ha detto Kim in una dichiarazione.

Il loro prossimo passo è quello di lavorare sul potenziamento del sistema e aumentare la sua efficienza, ha detto Wang in una dichiarazione.

"Speriamo di avere un sistema in grado di produrre litri d'acqua", ha continuato.

Mentre il dispositivo proof-of-concept è stato progettato per produrre solo pochi millimetri di acqua, per dimostrare che funziona nel mondo reale, ha spiegato che il loro obiettivo è "vedere l'acqua che scorre fuori!"

"Stiamo attualmente lavorando allo sviluppo di un prototipo su larga scala, che sia in grado di sostenere i bisogni di acqua potabile di una famiglia in aree remote e aride", ha affermato Wang.

"Ci sono domande certamente interessanti che stiamo lavorando per rispondere e consentire maggiori efficienze operative e dimostrare contemporaneamente la scalabilità del nostro approccio. "

Una volta scalato, la tecnologia sarà una risorsa cruciale in aree aride che soffrono di scarsità d'acqua, come la California meridionale.

In alcuni paesi, dove potrebbe prendere ragazze e donne diverse ore al giorno solo per andare a prendere l'acqua per i bisogni della famiglia, questa tecnologia libererebbe il loro tempo in modo che le ragazze possano andare a scuola e le donne possano trascorrere del tempo di qualità con la famiglia o sostenere la famiglia in modi più significativi.

"È davvero gratificante per noi scienziati e ingegneri lavorare su tale tecnologia e realizzare sviluppi che ci consentano di avvicinarci alla realizzazione di un dispositivo su vasta scala e affrontare la carenza idrica locale", ha affermato Kim e Rao.