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I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno sviluppato un dispositivo di desalinizzazione portatile del peso inferiore a 10 kg che rimuove particelle e sale per produrre acqua potabile.
Il dispositivo, grande come una valigia, consuma meno energia di un caricatore del telefono e può anche essere alimentato da un piccolo pannello solare portatile che può essere acquistato online per circa 50 dollari.Produce automaticamente acqua potabile che supera gli standard dell'Organizzazione Mondiale della Sanità.La tecnologia è racchiusa in un dispositivo facile da usare che funziona alpressione di un pulsante.
A differenza di altri produttori di acqua portatili che richiedono che l'acqua passi attraverso un filtro, questo dispositivo utilizza l'elettricità per rimuovere le particelle dall'acqua potabile.Non è necessaria la sostituzione del filtro, riducendo notevolmente la necessità di manutenzione a lungo termine.
Ciò potrebbe consentire di schierare l’unità in aree remote e con risorse altamente limitate, come comunità su piccole isole o a bordo di navi mercantili offshore.Può anche essere utilizzato per aiutare i rifugiati in fuga da disastri naturali o i soldati coinvolti in operazioni militari a lungo termine.
“Questo è davvero il culmine di un viaggio di 10 anni per me e il mio team.Nel corso degli anni abbiamo lavorato sulla fisica alla base di vari processi di desalinizzazione, mettendo tutti questi progressi in una scatola, costruendo un sistema e realizzandolo nell’oceano.È stata un’esperienza molto gratificante per me”, ha affermato l’autore senior Jongyoon Han, professore di ingegneria elettrica, informatica e bioingegneria e membro dell’Electronics Research Laboratory (RLE).
A Khan si sono uniti il primo autore Jungyo Yoon, RLE Fellow, Hyukjin J. Kwon, ex ricercatore post-dottorato, Sungku Kang, ricercatore post-dottorato presso la Northeastern University, e Eric Braque del Comando per lo sviluppo delle capacità di combattimento dell'esercito americano (DEVCOM).Lo studio è stato pubblicato online sulla rivista Environmental Science & Technology.
Yoon ha spiegato che gli impianti di desalinizzazione portatili commerciali in genere richiedono pompe ad alta pressione per guidare l'acqua attraverso i filtri, che sono difficili da miniaturizzare senza compromettere l'efficienza energetica dell'unità.
Invece, il loro dispositivo si basa su una tecnica chiamata polarizzazione a concentrazione ionica (ICP), di cui il gruppo di Khan ha sperimentato più di 10 anni fa.Invece di filtrare l’acqua, il processo ICP applica un campo elettrico a una membrana situata sopra e sotto il corso d’acqua.Quando le particelle caricate positivamente o negativamente, comprese le molecole di sale, i batteri e i virus, passano attraverso la membrana, ne vengono respinte.Le particelle cariche vengono dirette in un secondo flusso d'acqua, che alla fine viene espulso.
Questo processo rimuove i solidi disciolti e sospesi, consentendo all'acqua pulita di passare attraverso i canali.Poiché richiede solo una pompa a bassa pressione, l’ICP utilizza meno energia rispetto ad altre tecnologie.
Ma l’ICP non sempre rimuove tutto il sale che galleggia nel mezzo del canale.Quindi i ricercatori hanno implementato un secondo processo chiamato elettrodialisi per rimuovere gli ioni salini rimanenti.
Yun e Kang hanno utilizzato l’apprendimento automatico per trovare la combinazione perfetta di moduli ICP ed elettrodialisi.La configurazione ottimale consiste in un processo ICP a due fasi in cui l'acqua passa attraverso sei moduli nella prima fase, quindi attraverso tre moduli nella seconda fase, seguito da un processo di elettrodialisi.Ciò riduce al minimo il consumo di energia rendendo il processo autopulente.
"Anche se è vero che alcune particelle cariche possono essere catturate dalla membrana a scambio ionico, se rimangono intrappolate, possiamo facilmente rimuovere le particelle cariche semplicemente cambiando la polarità del campo elettrico", ha spiegato Yun.
Hanno rimpicciolito e riposto i moduli ICP ed elettrodialisi per migliorarne l'efficienza energetica e consentire loro di adattarsi a unità portatili.I ricercatori hanno sviluppato un dispositivo per i non specialisti per avviare il processo di desalinizzazione e pulizia automatica con un solo dispositivopulsante.Una volta che la salinità e il numero di particelle scendono al di sotto di determinate soglie, il dispositivo avvisa gli utenti che l’acqua è pronta da bere.
I ricercatori hanno anche creato un’app per smartphone che controlla in modalità wireless il dispositivo e riporta dati in tempo reale sul consumo energetico e sulla salinità dell’acqua.
Dopo esperimenti di laboratorio con acqua con vari gradi di salinità e torbidità (torbidità), il dispositivo è stato testato sul campo sulla Carson Beach di Boston.
Yoon e Kwon posarono la scatola sulla riva e gettarono la mangiatoia nell'acqua.Dopo circa mezz'ora, il dispositivo ha riempito un bicchiere di plastica con acqua potabile pulita.
“È stato molto emozionante e sorprendente che abbia avuto successo già al primo lancio.Ma penso che la ragione principale del nostro successo sia l’accumulo di tutti questi piccoli miglioramenti che abbiamo apportato lungo il percorso”, ha detto Khan.
L'acqua risultante supera gli standard di qualità dell'Organizzazione Mondiale della Sanità e l'installazione riduce la quantità di solidi sospesi di almeno 10 volte.Il loro prototipo produce acqua potabile a una velocità di 0,3 litri all'ora e consuma solo 20 wattora per litro.
Secondo Khan, una delle maggiori sfide nello sviluppo di un sistema portatile è creare un dispositivo intuitivo che chiunque possa utilizzare.
Yoon spera di commercializzare la tecnologia attraverso una startup che intende lanciare per rendere il dispositivo più facile da usare e migliorarne l'efficienza energetica e le prestazioni.
In laboratorio, Khan vuole applicare le lezioni apprese negli ultimi dieci anni a problemi di qualità dell’acqua che vanno oltre la desalinizzazione, come il rilevamento rapido di contaminanti nell’acqua potabile.
"È sicuramente un progetto entusiasmante e sono orgoglioso dei progressi che abbiamo fatto finora, ma c'è ancora molto lavoro da fare", ha detto.
Ad esempio, mentre “lo sviluppo di sistemi portatili che utilizzano processi a elettromembrana è una strada originale e interessante per la desalinizzazione dell’acqua su piccola scala fuori rete”, gli effetti dell’inquinamento, soprattutto se l’acqua ha un’elevata torbidità, possono aumentare significativamente i requisiti di manutenzione e i costi energetici. , osserva Nidal Hilal, professore ingegnere e direttore del Centro di ricerca sull'acqua di Abu Dhabi presso la New York University, che non è stato coinvolto nello studio.
"Un altro limite è l'uso di materiali costosi", ha aggiunto.“Sarà interessante vedere sistemi simili che utilizzano materiali poco costosi”.
Lo studio è stato finanziato in parte dal DEVCOM Soldier Center, dall’Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Laboratory (J-WAFS), dal Programma di borse di studio post-dottorato in Intelligenza artificiale sperimentale della Northeastern University e dal Ru Institute of Artificial Intelligence.
Secondo Ian Mount di Fortune, i ricercatori dell'Electronic Research Laboratory del MIT hanno sviluppato un dissalatore portatile in grado di trasformare l'acqua di mare in acqua potabile sicura.Mount scrive che il ricercatore Jongyun Khan e lo studente laureato Bruce Crawford hanno fondato Nona Technologies per commercializzare il prodotto.
I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology “hanno sviluppato un dispositivo di desalinizzazione fluttuante costituito da più strati di evaporatori che recuperano il calore dalla condensazione del vapore acqueo, aumentandone l’efficienza complessiva”, riferisce Neil Nell Lewis della CNN."I ricercatori suggeriscono che potrebbe essere configurato come un pannello galleggiante in mare, che convoglia l'acqua dolce a riva, oppure potrebbe essere progettato per servire una singola famiglia utilizzandolo in un serbatoio di acqua di mare", ha scritto Lewis.
I ricercatori del MIT hanno sviluppato un dispositivo di desalinizzazione portatile delle dimensioni di una valigia in grado di trasformare l'acqua salata in acqua potabilepressione di un pulsante, riferisce Elisaveta M. Brandon di Fast Company.Il dispositivo potrebbe essere “uno strumento essenziale per le persone che vivono su isole remote, navi mercantili al largo e persino campi profughi vicino all’acqua”, ha scritto Brandon.
La giornalista di Motherboard Audrey Carlton scrive che i ricercatori del MIT hanno sviluppato "un dispositivo di desalinizzazione portatile senza filtri che utilizza campi elettrici generati dal sole per deviare particelle cariche come sale, batteri e virus".La scarsità è un problema crescente per tutti a causa dell’innalzamento del livello del mare.Non vogliamo un futuro cupo, ma vogliamo aiutare le persone a prepararsi ad affrontarlo”.
Un nuovo dispositivo di desalinizzazione portatile a energia solare sviluppato dai ricercatori del MIT può produrre acqua potabiletocco di un pulsante, secondo Tony Ho Tran di The Daily Beast."Il dispositivo non dipende da alcun filtro come i dissalatori convenzionali", ha scritto Tran."Invece, fulmina l'acqua per rimuovere minerali, come le particelle di sale, dall'acqua."