Scienziati di Oxford mettono a punto rivoluzionario dispositivo galleggiante che produce acqua dolce e idrogeno

Per affrontare le varie sfide indotte dalla crisi energetica, gli scienziati stanno studiando modi innovativi per raccogliere le fonti di energia rinnovabile per far progredire lo sviluppo di risorse vitali necessarie per la sopravvivenza dell’umanità nei prossimi anni.

A tal fine, i ricercatori hanno inventato un dispositivo galleggiante a energia solare in grado di convertire l’acqua inquinata o l’acqua di mare in  idrogeno combustibile e acqua pulita in qualsiasi parte del mondo. Uno strumento di grande interesse anche perché non porta all’occupazione di terra coltivabile.

Cucinare con l’idrogeno verde, ottenuto a basso costo dall’acqua, potrebbe migliorare la qualità della vita delle popolazioni più povere che ora utilizzano combustibili iquinanti per l’ambiente domestico per cucinare quatidianamento. Inoltre, 1,8 miliardi di persone a livello globale continuano a non avere accesso all’acqua potabile in casa e questo distillatore migliorerebbe fortemente la loro vita.

La tecnologia, creata da un team dell’Università di Cambridge, potrebbe diventare fondamentale in aree con risorse limitate o fuori rete, perché funziona con qualsiasi rete idrica aperta e non richiede elettricità esterna. È stato dimostrato che l’apparecchio è in grado di produrre acqua pulita da acque gravemente contaminate, da acque salate e persino dal fiume Cam, nel centro di Cambridge.

I dettagli del lavoro del team sono stati pubblicati sulla rivista Nature Water.

Ispirazione per la fotosintesi

Il team si è ispirato per il progetto alla fotosintesi, il processo con cui le piante trasformano la luce solare in cibo. Tuttavia, a differenza delle precedenti versioni della “foglia artificiale”, che potevano produrre idrogeno verde da fonti di acqua pura, questo nuovo gadget può produrre acqua potabile pulita da fonti contaminate o salate.

Il problema che si sono trovati ad affrontare gli scienziati è che la produzione di idrogeno dall’acqua necessita normalmente acqua perfettamente pura, e quindi sarebbe stato necessario effettuare due diversi processi: prima purificare l’acqua e quindi produrre l’idrogeno, cosa molto complessa comn un solo strumento.. “La scissione dell’acqua guidata dall’energia solare, in cui le molecole d’acqua vengono scomposte in idrogeno e ossigeno, deve iniziare con acqua totalmente pura perché qualsiasi contaminante può avvelenare il catalizzatore o causare reazioni chimiche collaterali indesiderate”, ha dichiarato in un comunicato il dottor Chanon Pornrungroj del Dipartimento di Chimica Yusuf Hamied di Cambridge.

Questa sfida ha coinvolto gli scienziati nello sviluppo di una tecnica innovativa che prevede il posizionamento di un fotocatalizzatore su una rete di carbonio nanostrutturata, che è un eccellente assorbitore di luce e calore e genera il vapore acqueo necessario al fotocatalizzatore per produrre idrogeno. La rete di carbonio porosa, rivestita per resistere all’acqua, permette al fotocatalizzatore di galleggiare e di tenersi lontano dall’acqua sottostante, dove gli inquinanti potrebbero interferire con il suo funzionamento. ecco un’immagine del funzionamento del mezzo.

Un dispositivo versatile

La nuova tecnologia consente anche di sfruttare meglio l’energia del Sole. “Il processo di produzione dei combustibili solari, guidato dalla luce, utilizza solo una piccola parte dello spettro solare, che rimane inutilizzato”, ha dichiarato Mohamad Annuar, ricercatore nel campo dell’energia solare, in un comunicato.

I ricercatori hanno posizionato un rivestimento bianco che assorbe i raggi UV sulla parte superiore del gadget galleggiante per produrre idrogeno attraverso la scissione dell’acqua. Il resto dello spettro solare viene trasmesso alla parte inferiore del dispositivo, dove vaporizza l’acqua. I ricercatori affermano che in questo modo sfruttano maggiormente la luce, poiché riceve il vapore per la sintesi dell’idrogeno e il resto è vapore acqueo, simulando così una vera e propria foglia.

Il team afferma che questo oggetto ha un design semplice che può essere messo a punto in pochi passi e funziona bene con acqua proveniente da un’ampia varietà di fonti. Questo potrebbe contribuire ad alleviare i problemi energetici e idrici globali, fornendo sia carburante che acqua pulita. Immaginate che effetto potrebbe avere per le comunità che non hanno acqua dolce a disposizione e che hanno anche una scarsità di fonti energetiche, e quale spinta potrebbe dare alla produzione agricola di aree disagiate.

“È così tollerante agli inquinanti e il design galleggiante permette al substrato di lavorare in acque molto torbide o fangose. È un sistema estremamente versatile”, ha dichiarato Pornrungroj.