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. E’ il risultato del lavoro di ricerca, pubblicato sulla rivista scientifica internazionale “ACS Applied Materials & Interfaces”, potrebbe rappresentare una soluzione a basso costo alla carenza globale di acqua dolce. La ricerca è portata avanti da IIT – l’Istituto Italiano di tecnologia – con un team di ricercatori guidato da Despina Fragouli del gruppo Smart Materials.
A fronte delle emergenze idriche che vedono, secondo le stime Onu, circa 2 miliardi di persone al mondo in condizioni di carenza di acqua potabile – che potrebbero diventare 4 miliardi nel giro di 10 anni – la comunità scientifica internazionale esplora nuove potenziali fonti di approvvigionamento di acqua dolce tra le quali appunto 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.