La nuova tecnica di desalinizzazione pulisce e disinfetta anche l'acqua

Uno dei bisogni più urgenti del mondo è fornire acqua potabile pulita alla sua popolazione. Nelle zone rurali, quasi la metà della popolazione non ha accesso all'acqua pulita, quindi la sfida è chiara e presente.

Il problema, ovviamente, è che la maggior parte dell'acqua del pianeta è salina. Quindi trovare modi per desalinizzare l'acqua di mare è un obiettivo chiave.

Martin Bazant, postdoc Daosheng Deng, e i colleghi del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, affermano di aver sviluppato un nuovo modo per desalinizzare l'acqua, noto come elettrodialisi d'urto, che non solo rimuove il sale, ma anche il particolato e i batteri. L'elettrodialisi d'urto ha il potenziale per consentire sistemi di purificazione dell'acqua più compatti ed efficienti, affermano.

Uno dei grandi problemi con la desalinizzazione è il suo costo. Il metodo più comune è quello di distillare l'acqua di mare sotto vuoto in modo che il suo punto di ebollizione sia più basso del solito. Tuttavia, questo è un processo ad alta intensità energetica che è costoso. Quindi gli ingegneri sono costantemente alla ricerca di metodi più economici.

Il più comune di questi è l'osmosi inversa. Funziona pompando acqua attraverso una membrana che non consente il passaggio degli ioni sodio o cloro. Questo è significativamente meno dispendioso in termini di energia rispetto ai metodi di desalinizzazione tradizionali, ma è limitato dalla velocità con cui l'acqua può passare attraverso la membrana.

Così, negli ultimi anni, gli ingegneri hanno iniziato a studiare un processo chiamato elettrodialisi. Funziona in modo opposto consentendo agli ioni sodio e cloro di passare attraverso una membrana in presenza di un campo elettrico, lasciando dall'altra parte acqua purificata.

Poiché solo gli ioni, anziché le molecole d'acqua, passano attraverso la membrana, la velocità con cui questa può desalinizzare è molto più alta dell'osmosi inversa.

Ma c'è un problema con l'elettrodialisi. Sebbene rimuova il sale dall'acqua, non rimuove altri contaminanti come sporco e batteri. Quindi richiede ulteriori fasi di filtrazione e disinfezione per rendere l'acqua potabile.

Ora Bazant, Deng e altri affermano di aver trovato un modo per produrre acqua potabile pulita in un unico passaggio utilizzando l'elettrodialisi. La chiave è posizionare uno strato di materiale poroso vicino al catodo che funge quindi da filtro e rimuove tutto ciò che non può passare attraverso i micropori.

Il materiale poroso in questione è il vetro montato, che viene realizzato sinterizzando insieme particelle di vetro per formare un solido poroso. La dimensione dei pori è di circa 0,5 micrometri, quindi qualsiasi cosa più grande di quella, come le particelle di sporco, non può passare.

I batteri tendono però ad essere più piccoli. Ma Bazant e compagni mostrano che neanche questi passano attraverso il materiale, probabilmente perché rimangono intrappolati o perché vengono distrutti dai potenti campi elettrici vicini al catodo. Siamo stati in grado di uccidere o rimuovere circa il 99% del vitale E Coli batteri presenti nell'acqua di alimentazione al passaggio attraverso il dispositivo di elettrodialisi shock con tensione applicata, dicono.

In entrambi i casi, l'uscita dal nuovo dispositivo è acqua purificata con pochi o nessuno dei contaminanti originali.

Questa è una macchina utile. Tutto ciò che può desalinizzare l'acqua filtrandola e disinfettandola è degno di ulteriori studi. Bazant e co suggeriscono che potrebbe essere utile per l'ingegneria chimica.

La domanda più grande, ovviamente, è se un dispositivo del genere possa purificare l'acqua su larga scala in modo conveniente per coloro che ne hanno più bisogno. Ciò significherebbe utilizzare l'energia fotovoltaica, ad esempio, e produrre portate affidabili per un lungo periodo di tempo.

Questa è tutta un'altra sfida. Trasformare un prototipo da laboratorio in una macchina pratica e affidabile è altrettanto difficile. Ma data la posta in gioco, la vita di milioni di persone, vale sicuramente la pena puntare.

Rif: arxiv.org/abs/1402.0058 : Purificazione dell'acqua mediante elettrodialisi d'urto: deionizzazione, filtrazione, separazione e disinfezione

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