Dissalazione solare senza scarti: i pannelli che producono acqua dolce ed estraggono il litio dal mare

UUn nuovo metodo di dissalazione solare sviluppato all’Università di Rochester promette di superare i principali limiti delle tecniche attuali: è energeticamente efficiente, non produce salamoia da smaltire e non richiede additivi chimici per il pretrattamento dell’acqua. Il sistema è descritto in un articolo pubblicato su Light: Science & Applications, guidato da Chunlei Guo, professore di ottica e fisica.

Le tecnologie di dissalazione convenzionali – osmosi inversa e distillazione termica – sono ad alto consumo energetico e producono salamoia, un sottoprodotto ad alta concentrazione salina che, una volta riversata in mare, altera i livelli di ossigeno e danneggia gli ecosistemi marini. L’ONU stima che 2,2 miliardi di persone non abbiano accesso ad acqua potabile sicura, rendendo la dissalazione una tecnologia sempre più strategica.

Come funziona il nuovo sistema di dissalazione

Il cuore della tecnologia è un pannello in metallo nero inciso con laser a femtosecondi, che rendono la superficie super-assorbente alla luce e superbagnante, cioè estremamente attrattiva per l’acqua. Il pannello ha una regione attiva che attira un sottile strato d’acqua, assorbe quasi tutta la radiazione solare, distilla l’acqua e deposita i sali residui nelle zone “passive” non trattate del pannello, impedendo l’intasamento della superficie attiva.

Un problema cruciale delle tecniche precedenti era che l’acqua marina reale – molto più complessa dell’acqua salata simulata usata in laboratorio – tende a ostruire le superfici con incrostazioni di magnesio e calcio, lo stesso fenomeno che calcifica i soffioni delle docce o le pareti dei bollitori. Per aggirare il problema, il team ha sfruttato il cosiddetto “effetto anello del caffè”: quando una goccia di caffè evapora, le particelle si concentrano al bordo esterno. Applicando lo stesso principio, i sali vengono spinti verso la regione passiva del pannello, mantenendo pulita la zona attiva. Testato con campioni d’acqua dell’Oceano Pacifico, Atlantico e Indiano, il sistema si è dimostrato auto-pulente.

I sali come risorsa: dal sale da cucina al litio

Invece di produrre salamoia liquida da smaltire, il nuovo processo estrae quasi il 100% dei sali in forma solida. Questo consente non solo di ricavare sale da cucina, ma anche di isolare minerali preziosi, in primo luogo il litio, fondamentale per le batterie delle auto elettriche e dell’elettronica.

In un secondo articolo pubblicato sul Journal of Materials Chemistry A, Guo e colleghi mostrano come incorporare nanoparticelle di titanato di idrogeno nelle incisioni della superficie metallica permetta di separare il litio dagli altri sali. Testato su campioni del Great Salt Lake, il sistema ha estratto circa il 50% del litio dai residui della dissalazione.

“L’estrazione del litio dalla terra si è rivelata molto impattante dal punto di vista energetico e ambientale, quindi ricavarlo direttamente dall’acqua salata potrebbe diventare un percorso molto importante in futuro“, ha dichiarato Guo. La tecnologia è stata sviluppata finora su dispositivi in scala ridotta, ma i ricercatori la considerano intrinsecamente scalabile. La ricerca è stata finanziata dalla National Science Foundation, dalla Bill & Melinda Gates Foundation e dal Worldwide Universities Network.