I ricercatori hanno scoperto che un innovativo dispositivo a energia solare potrebbe rivoluzionare il modo in cui affrontiamo le crescenti sfide idriche ed energetiche che affliggono il nostro pianeta. Si tratta di un dispositivo fotovoltaico galleggiante in grado di purificare l'acqua e produrre energia a idrogeno, convertendo l'acqua contaminata e l'acqua di mare inquinata non solo in acqua potabile sicura, ma anche in idrogeno come combustibile pulito. Non è incredibile?
I ricercatori dell'Università di Cambridge hanno sviluppato un dispositivo ibrido ispirato alla fotosintesi, il processo che le piante utilizzano per convertire la luce solare in nutrimento. Questo prototipo, a differenza della "foglia artificiale" che si basa sull'acqua pulita per produrre idrogeno verde, è molto più versatile. Gli scienziati sono infatti riusciti a condurre con successo dei test sull'acqua del fiume Cam, nel centro di Cambridge, e i risultati sono stati promettenti.
La caratteristica innovativa del dispositivo è la sua capacità di combinare la produzione di combustibile solare con la purificazione dell'acqua. Il dottor Chanon Pornrungroj e Ariffin Mohamad Annuar , co-autori principali del Dipartimento di Chimica Yusuf Hamied di Cambridge, spiegano che la scissione dell'acqua tramite energia solare, ovvero il metodo per scomporre l'acqua in idrogeno e ossigeno, richiede in genere acqua pura. In caso contrario, i contaminanti potrebbero danneggiare il catalizzatore o innescare reazioni chimiche indesiderate.
Secondo Ariffin Mohamad Annuar, uno dei coautori dello studio, il progetto non è solo semplice, ma anche altamente efficace quando si tratta di purificare l'acqua da una vasta gamma di fonti.
«Nelle regioni remote o in via di sviluppo, dove l'acqua pulita è relativamente scarsa e le infrastrutture necessarie per la sua purificazione non sono facilmente disponibili, la scissione dell'acqua è estremamente difficile. Un dispositivo in grado di funzionare con acqua contaminata potrebbe risolvere due problemi contemporaneamente: scindere l'acqua per produrre combustibile pulito e produrre acqua potabile pulita», ha affermato Ariffin Mohamad.
Secondo questo studio, il dispositivo ha dimostrato una notevole durabilità, funzionando in modo fluido e affidabile sia in acqua di mare che in acqua inquinata per oltre 154 ore (circa 6 giorni e mezzo).
La dottoressa Chanon Pornrungroj ha affermato: "È estremamente resistente agli agenti inquinanti e il design galleggiante permette al substrato di funzionare anche in acque molto torbide o fangose. Si tratta di un sistema molto versatile."
"Il processo di produzione di combustibili solari basato sulla luce utilizza solo una piccola porzione dello spettro solare: una parte enorme dello spettro rimane inutilizzata", ha affermato Mohamad Annuar.
Il professor Erwin Reisner ha spiegato: "La crisi climatica e le problematiche legate all'inquinamento e alla salute sono strettamente correlate, e sviluppare un approccio in grado di affrontare entrambe rappresenterebbe una svolta epocale per moltissime persone".
Il professor Erwin Reisner ha avvertito che, nonostante il dispositivo sia ancora nelle prime fasi di sviluppo, si rivela molto promettente.
Vedi anche : L'era dell'idrogeno: spunti sulla prossima trasformazione energetica degli Stati Uniti
Come funziona
Su un generatore di vapore solare galleggiante è stato installato un pannello che assorbe i raggi UV , consentendogli di sfruttare l'energia solare per purificare acqua contaminata o salina e produrre idrogeno verde.
Lo strumento contiene una maglia di carbonio strutturata su scala nanometrica e comprende un fotocatalizzatore. Questa maglia innovativa assorbe in modo efficiente sia la luce che il calore, producendo il vapore acqueo necessario per la generazione di idrogeno.
Inoltre, è dotato di un notevole trattamento idrorepellente che gli consente di galleggiare senza sforzo, salvaguardandone al contempo la funzionalità ottimale da eventuali contaminanti.
Una delle innovazioni più notevoli è la sua capacità di utilizzare efficacemente lo spettro solare. Grazie all'integrazione di uno strato che assorbe i raggi UV sulla parte superiore, permette la produzione di idrogeno, mentre il resto dello spettro solare viene diretto verso la parte inferiore per vaporizzare l'acqua e purificarla. Questo esclusivo doppio processo imita fedelmente le funzioni di una vera foglia, integrando perfettamente la produzione di idrogeno con il processo di traspirazione.
Usi potenziali
Il dispositivo fotovoltaico galleggiante per la depurazione dell'acqua e l'energia ricavata dall'idrogeno potrebbe contribuire a risolvere i problemi globali di energia e acqua.
Molte persone cucinano utilizzando combustibili nocivi, causando oltre tre milioni di morti ogni anno. Questo dispositivo ha il potenziale per risolvere questo problema e cucinare con l'idrogeno è un'alternativa più sicura.
La capacità del dispositivo di funzionare in autonomia lo rende eccezionalmente prezioso nelle aree con risorse scarse . Questo dispositivo è particolarmente vantaggioso se si considera che circa 2 miliardi di persone non hanno accesso all'acqua potabile, mentre 775 milioni di persone in tutto il mondo vivono senza elettricità.
Il team è convinto che il proprio progetto, semplice ma estremamente efficace, sia in grado di adattarsi a diverse fonti d'acqua . Non solo è efficiente nella gestione degli agenti inquinanti, ma eccelle anche nel trattamento dell'acqua, indipendentemente dalla sua torbidità o fangosità.
Secondo il professor Erwin Reisner, che ha guidato lo studio, il dispositivo attuale è solo l'inizio. Tuttavia, questi tipi di soluzioni sono assolutamente essenziali per forgiare un futuro sostenibile, affrontando contemporaneamente le preoccupazioni urgenti del cambiamento climatico, dell'inquinamento e dei problemi di salute.
