Un sistema di desalinizzazione completamente passivo a energia solare sviluppato dai ricercatori del MIT e in Cina potrebbe fornire oltre 1,5 litri di acqua potabile fresca all’ora per ogni metro quadrato dell’area di raccolta solare. Tali sistemi potrebbero potenzialmente servire aree costiere aride al di fuori della rete per fornire una fonte d’acqua efficiente e a basso costo.
Il sistema utilizza più strati di evaporatori e condensatori solari piatti, allineati in un array verticale e sormontati da un isolamento in aerogel trasparente. Il progetto è descritto in un articolo apparso sulla rivista Energy and Environmental Science, scritto dagli studenti di dottorato del MIT Lenan Zhang e Lin Zhao, il professore Zhenyuan Xu, il professore di ingegneria meccanica e capo dipartimento Evelyn Wang, e altri otto del MIT e dell’università Shanghai Jiao Tong in Cina.
La chiave dell’efficienza del sistema sta nel modo in cui utilizza ciascuna delle fasi multiple per dissalare l’acqua. In ogni fase, il calore rilasciato dalla fase precedente viene sfruttato anziché sprecato. In questo modo, il dispositivo dimostrativo del team può raggiungere un’efficienza complessiva del 385 percento nel convertire l’energia della luce solare in energia dell’evaporazione dell’acqua.
Il dispositivo è essenzialmente un alambicco solare multistrato, con una serie di componenti evaporanti e condensanti come quelli usati per distillare il liquore. Utilizza pannelli piatti per assorbire il calore e quindi trasferirlo su uno strato d’acqua in modo che inizi a evaporare. Il vapore quindi si condensa sul pannello successivo. Quell’acqua viene raccolta, mentre il calore della condensa del vapore viene passato allo strato successivo.
Ogni volta che il vapore si condensa su una superficie, rilascia calore; nei tipici sistemi a condensatore, quel calore viene semplicemente perso nell’ambiente. Ma in questo evaporatore multistrato il calore rilasciato fluisce verso il successivo strato evaporante, riciclando il calore solare e aumentando l’efficienza complessiva.
“Quando condensa l’acqua, rilasci energia sotto forma di calore”, dice Wang. “Se hai più di un livello, puoi sfruttare quel calore.”
L’aggiunta di più strati aumenta l’efficienza di conversione per la produzione di acqua potabile, ma ogni strato aggiunge anche costi e ingombro al sistema. Il team ha optato per un sistema a 10 stadi per il suo dispositivo proof-of-concept, che è stato testato sul tetto di un edificio del MIT.
Il componente più costoso del prototipo è uno strato di aerogel trasparente usato come isolante nella parte superiore degli strati, ma il team suggerisce che potrebbero essere usati come alternativa altri isolanti meno costosi
I ricercatori pianificano ulteriori esperimenti per continuare a ottimizzare la scelta dei materiali e delle configurazioni e per testare la durabilità del sistema in condizioni realistiche. Lavoreranno anche per tradurre il design del loro dispositivo su scala di laboratorio in qualcosa di più adatto all’uso da parte dei consumatori. La speranza è che alla fine possa svolgere un ruolo importante nell’alleviare la scarsità d’acqua in parti del mondo in via di sviluppo in cui l’elettricità affidabile è scarsa ma l’acqua di mare e la luce solare sono abbondanti.