Con il sempre più prepotente boom demografico e il dilagare della siccità, città costiere come Carlsbad, nella California del Sud si sono sempre più orientate verso la desalinizzazione degli oceani al fine integrare un approvvigionamento di acqua dolce in progressiva diminuzione. Ora gli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory del Dipartimento dell’Energia, che stanno studiando come rendere meno costosa la dissalazione, hanno rispettato le regole di progettazione dei loro strumenti per produrre liquidi ionici detti “termicamente sensibili” per separare l’acqua dal sale.
I liquidi ionici sono un tipo di sale liquido che si lega all’acqua, rendendoli utili nell’osmosi diretta per separare i contaminanti dall’acqua. Ancora più interessanti sono i liquidi ionici “termicamente sensibili” poiché usano l’energia termica piuttosto che l’elettricità per il processo di dissalazione. Il nuovo studio del Berkeley Lab, pubblicato sulla rivista Nature Communications Chemistry, ha studiato le strutture chimiche di diversi tipi di liquidi ionici per determinare quale “ricetta” avrebbe funzionato meglio per ottenere acqua dolce pulita.
Un nuovo modo per ricavare acqua dolce e potabile dal mare
“Le attuali conoscenze sul processo di desalinizzazione ci danno modo di ottenere buoni risultati, ma il costo del processo indotto dall’elettricità è proibitivo“, ha affermato Robert Kostecki, autore della ricerca. “Il nostro studio mostra che l’uso di calore libero, come il calore geotermico o solare, combinato con liquidi ionici termicamente sensibili potrebbe compensare in gran parte i costi necessari per le attuali tecnologie di dissalazione, basate esclusivamente sull’elettricità“.
Kostecki, vicedirettore della divisione Energy Storage and Distributed Resources (ESDR) del Berkeley Lab, ha collaborato con Jeff Urban, scienziato dello staff della Molecular Foundry sempre del Berkeley Lab, per studiare il comportamento dei liquidi ionici in acqua a livello molecolare. Utilizzando la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare e la diffusione della luce dinamica fornite dai ricercatori della divisione ESDR, nonché tecniche di simulazione della dinamica molecolare presso la Molecular Foundry, il team ha fatto una scoperta inaspettata.
La scoperta apre le porte ad una rivoluzione nel campo dei processi di dissalazione delle acque
Si pensava da tempo che un’efficace separazione del liquido ionico si basasse sul rapporto complessivo dei componenti organici (parti del liquido ionico caricate né positivamente né negativamente) con i suoi ioni caricati positivamente, ha spiegato Urban. Ma il team di Berkeley Lab ha appreso che il numero di molecole d’acqua che un liquido ionico può separare dall’acqua di mare dipende dalla vicinanza dei suoi componenti organici ai suoi ioni caricati positivamente.
“Questo risultato è sensazionale“, ha detto Urban. “Ora abbiamo regole di progettazione nuove, in base alle quali gli atomi nei liquidi ionici permetteranno il processo di desalinizzazione“. Attualmente ci sono 11 impianti di dissalazione in California e ne sono stati proposti altri. Gli scienziati del Berkeley Lab, attraverso il Water-Energy Resilience Research Institute, stanno mettendo a punto una serie di tecnologie per migliorare l’affidabilità del sistema idrico americano, comprese le tecnologie avanzate di trattamento delle acque come, appunto, la dissalazione.
