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Spugna solare
Gli ingegneri del MIT hanno inventato un dispositivo spugnoso avvolto a bolle che assorbe la luce solare naturale e riscalda l'acqua a temperature di ebollizione, generando vapore attraverso i suoi pori.
Il generatore di vapore solare non richiede costosi specchi o lenti per concentrare la luce solare. Invece, si basa su materiali a bassa tecnologia per catturare la luce solare e concentrarla sotto forma di calore. Il calore viene quindi diretto verso i pori della spugna, che aspirano l'acqua e la rilasciano sotto forma di vapore.
Dai loro esperimenti, incluso uno in cui hanno posizionato la spugna solare sul tetto dell'edificio 3 del MIT, i ricercatori hanno scoperto che la struttura riscaldava l'acqua fino alla sua temperatura di ebollizione di 100 °C. La spugna può generare vapore in pochi minuti (e talvolta solo secondi), anche in giornate relativamente fresche e nuvolose.
L'involucro a bolle aiuta il generatore di vapore solare a intrappolare il calore del sole.
Il progetto può fornire alternative economiche per la desalinizzazione, il riscaldamento dell'acqua residenziale, il trattamento delle acque reflue e la sterilizzazione di strumenti medici.
La ricerca è stata condotta da George Ni, uno studente laureato del MIT, e Gang Chen, professore di ingegneria energetica e capo del Dipartimento di Ingegneria Meccanica.
Un componente chiave del progetto è un assorbitore spettralmente selettivo, una pellicola blu simile al metallo comunemente usata negli scaldacqua solari. Il materiale assorbe le radiazioni nella gamma visibile dello spettro elettromagnetico, ma non si irradia nella gamma degli infrarossi, il che significa che assorbe la luce solare e intrappola il calore, riducendo al minimo la perdita di calore.
Poiché il rame conduce il calore in modo efficiente, i ricercatori hanno montato un sottile foglio di rame rivestito con l'assorbitore spettralmente selettivo su un pezzo di schiuma galleggiante termoisolante. Tuttavia, hanno scoperto che anche se la struttura non irradiava molto calore nell'ambiente, il calore continuava a fuoriuscire per convezione, in cui le molecole d'aria in movimento come il vento avrebbero raffreddato naturalmente la superficie.
Una soluzione a questo problema è venuta dalla figlia sedicenne di Chen, che all'epoca stava lavorando a un progetto per una fiera della scienza: una serra improvvisata realizzata con materiali semplici, compreso il pluriball.
È stata in grado di riscaldarla fino a 60 °C, in inverno! dice Chen. È stato molto efficace.
Chen propose a Ni che il materiale di imballaggio potesse essere utilizzato per prevenire la perdita di calore per convezione. Coprire la spugna con essa farebbe entrare la luce solare attraverso l'involucro trasparente del materiale mentre intrappola l'aria nelle sue bolle isolanti.
All'inizio ero molto scettico sull'idea, ricorda Ni. Pensavo non fosse un materiale ad alte prestazioni. Ma abbiamo provato il pluriball più trasparente con bolle più grandi per un maggiore effetto di intrappolamento dell'aria, e si è scoperto che funziona. Ora, grazie a questo pluriball, non abbiamo bisogno di specchi per concentrare il sole.
Mentre il prototipo ha convertito solo il 20 percento della luce solare in entrata in vapore, i ricercatori hanno in programma di esplorare altri materiali, comprese diverse configurazioni di pluriball, per migliorare le prestazioni del dispositivo a basso costo.