Cosa ottieni quando incroci un nuovo approccio alla raccolta dell'acqua con una leggera nebbia? La risposta:molta più acqua di quanto ti aspettassi.

Lo sviluppo dell'arpa della nebbia, un abbinamento interdisciplinare Virginia Tech di ingegneria con design biomimetico, è stato segnalato per la prima volta nel 2018. La speranza dietro lo sviluppo dell'arpa della nebbia era semplice:nelle aree del mondo in cui l'acqua è scarsa ma è presente la nebbia, estrarre l'acqua utilizzabile dalla nebbia potrebbe diventare un'opzione sostenibile. Mentre le reti antinebbia sono già in uso, l'efficienza superiore dell'arpa della nebbia potrebbe aumentare notevolmente il numero di regioni in tutto il mondo in cui è praticabile la raccolta della nebbia. La differenza sta nella straordinaria capacità dell'arpa della nebbia di ricavare acqua da una nebbia meno densa rispetto ai suoi predecessori.

L'approccio partner è stato una combinazione di un nuovo design con la scienza esistente. La scienza è iniziata con l'assistente professore Jonathan Boreyko del Dipartimento di ingegneria meccanica all'interno del College of Engineering. Il suo gruppo ha ipotizzato l'approccio dell'arpa e caratterizzato le prestazioni dei prototipi di arpa. Lo sviluppo del design è stato guidato dal Professore Associato Brook Kennedy del Dipartimento di Disegno Industriale del College of Architecture and Urban Studies. Lo sviluppo del prodotto e la conoscenza dei materiali di Kennedy hanno portato il progetto al punto in cui potrebbe essere prototipato e testato in ambienti reali. I primi finanziamenti provenivano dall'Istituto per la creatività, arti, e Tecnologia.

"Miliardi di persone affrontano la scarsità d'acqua in tutto il mondo, "Kennedy ha detto. "Riteniamo che l'arpa della nebbia sia un ottimo esempio di un relativamente semplice, un'invenzione a bassa tecnologia che sfrutta l'intuizione della natura per aiutare le comunità a soddisfare i loro bisogni più elementari".

Il design "arpa" utilizza fili paralleli per raccogliere l'acqua ambientale dalla nebbia, considerando che la tecnologia attuale in uso in tutto il mondo si basa principalmente su una rete di schermatura. La teoria provata in laboratorio per il nuovo dispositivo era che i fili paralleli sono più efficienti nel raccogliere l'acqua, evitando gli intasamenti e migliorando il drenaggio nel collettore. I primi test su piccola scala dei ricercatori hanno mostrato che in condizioni di alta nebbia, le loro arpe superavano quelle con maglie di un fattore due a uno.

I test si sono poi letteralmente spostati sul campo. Nei campi aperti della Kentland Farm di Virginia Tech, l'allora laureando Brandon Hart ha costruito strutture coperte per evitare che le precipitazioni influiscano sui risultati. Sotto queste coperture, le arpe da nebbia sono state affiancate a tre raccoglitrici a maglie diverse:una con diametri di filo equivalenti all'arpa, uno con una dimensione del filo più ottimale alla raccolta, e uno che utilizza la rete Raschel, una rete composta da nastri a pannello piatto in matrici a forma di V tra supporti orizzontali. Questa maglia a forma di V è attualmente la più popolare tra i siti di raccolta della nebbia in tutto il mondo.

Considerando che in laboratorio sono state utilizzate condizioni di nebbia pesante, le condizioni reali di nebbia che circondano il Virginia Tech sono generalmente molto più chiare. Quando sono iniziate le prove sul campo, Boreyko e Kennedy erano scettici sul fatto che la nebbia disponibile avrebbe fornito il feedback di cui avevano bisogno per eseguire test adeguati. Sono rimasti piacevolmente sorpresi.

Quando la nebbia iniziò a rotolare sulle colline della New River Valley, le arpe della nebbia davano sempre risultati. Nella nebbia sottile, le tubazioni di raccolta dei collettori a rete erano completamente prive di gocciolatoi. Anche se la densità della nebbia aumentava, le arpe continuarono a surclassare le loro compagne. A seconda della densità della nebbia, questo variava da una produzione doppia a quasi 20 volte.

Riunendo studi di laboratorio e dati sul campo, i ricercatori hanno determinato che il potenziale di raccolta è il risultato di molteplici fattori. La più grande tra queste è la dimensione delle gocce d'acqua raccoglibili tra la rete e l'arpa. Da raccogliere in entrambi i casi, l'acqua deve essere catturata dalla rete o dall'arpa al passaggio dell'aria, viaggiando verso il basso nei punti di raccolta per gravità. Le arpe da nebbia usano solo fili verticali, creando un percorso senza ostacoli per i drop mobili. Collettori di rete, al contrario, hanno una costruzione sia orizzontale che verticale, e le gocce d'acqua devono essere significativamente più grandi per attraversare i pezzi orizzontali. Nelle prove sul campo, i collettori a rete richiedevano abitualmente goccioline che raggiungevano una dimensione circa 100 volte più grande di quelle delle arpe prima di scendere. L'acqua che non scende mai semplicemente evapora e non può essere raccolta.

"Sapevamo già che nella nebbia fitta, possiamo ottenere almeno il doppio dell'acqua, " ha detto Boreyko. "Ma rendersi conto nei nostri test sul campo che possiamo ottenere fino a 20 volte più acqua in media in una nebbia moderata ci dà la speranza di poter aumentare notevolmente l'ampiezza delle regioni in cui la raccolta della nebbia è uno strumento praticabile per decentralizzarsi, acqua dolce".