Superleggera e galleggiante, rientra nella categoria dei materiali fototermici
Un team di ricercatori guidato da Despina Fragouli del gruppo Smart Materials dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) ha creato una spugna multistrato contenente grafite espansa in grado di rendere potabile l’acqua di mare e di recuperare acqua dall’umidità dell’aria grazie all’energia solare.
Il lavoro, pubblicato sulla rivista scientifica internazionale “ACS Applied Materials & Interfaces” potrebbe rappresentare una soluzione a basso costo alla carenza globale di acqua dolce. Le fonti di acqua dolce esistenti si stanno esaurendo e, a livello globale, il fabbisogno di acqua dolce è costantemente in crescita. Le Nazioni Unite hanno stimato che nel mondo circa 2 miliardi di persone devano confrontarsi con la carenza di acqua potabile e che questo numero nei prossimi 10 anni potrebbe raddoppiare a causa dell’aumento della popolazione e delle attività produttive. Potenziali fonti di approvvigionamento di acqua dolce sono la desalinizzazione dell’acqua di mare – circa il 96,5% dell’acqua sulla Terra – e l’umidità atmosferica, che contiene circa 13000 km3 di acqua dolce, il 98% dei quali è vapore mentre il 2% è in fase condensata (cioè nuvole e nebbia). In questo contesto i ricercatori IIT hanno realizzato una nuova spugna superleggera e galleggiante che rientra nella categoria dei materiali fototermici – che si riscaldano grazie alla luce del sole – che riesce ad assorbire grandi quantità di acqua e successivamente recuperarla tramite evaporazione velocemente e a partire da una temperatura di circa 29°C raggiungibile grazie al solo riscaldamento solare. In questo modo, il nuovo materiale, grazie alle sue caratteristiche, utilizzando l’energia potenziale della luce del sole genera acqua potabile a partire da acqua di mare e umidità atmosferica senza l’utilizzo di fonti energetiche aggiuntive. La spugna, chiamata HEPF (hydrophilically enhanced photothermal foam), può essere usata per cicli multipli di idratazione/disidratazione e un solo grammo può raccogliere fino a circa 2 g di acqua in un ciclo. Inoltre, se messa in contatto con acqua di mare riesce a rimuovere fino al 99,99% dei sali presenti, rendendo così l’acqua adatta ad essere bevuta. HEPF, caratterizzata da una struttura tridimensionale di grafite espansa intrecciata all’interno di una rete polimerica di poliuretano e poliacrilato di sodio, è stata preparata con un metodo facile, economico, facilmente scalabile e a ridotto impatto ambientale.
Inoltre il sistema di raccolta d’acqua è pensato per essere facilmente trasportabile in modo da poter applicare questo metodo di recupero di acqua potabile in zone remote o vittime di disastri ambientali. Le principali applicazioni della spugna HEPF si possono trovare nei paesi aridi in prossimità di specchi di acqua salata o nelle imbarcazioni come metodo di emergenza in caso di carenza d’acqua dolce o ancora nei territori caratterizzati da elevata umida ma con scarsa disponibilità di acqua potabile a causa di eventi catastrofici o contaminazioni. In prospettiva il team IIT sta lavorando per mettere a punto metodi sempre più economici rendendo possibile la loro fabbricazione su larga scala di questo tipo di materiali, anche a partire da materiali porosi provenienti da scarti della produzione alimentare e residui delle attività agricole, ma un ulteriore passo sarà conferire a questi nuovi materiali più funzionalità per espanderne il loro campo di utilizzo come il recupero e la potabilizzazione di acque reflue provenienti da scarichi industriali o domestici.
Per approfondire: https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.9b20291
