Lo scorso ottobre, un'università della California, Berkeley, squadra diretta nel deserto dell'Arizona, hanno gettato il loro ultimo prototipo di raccoglitore d'acqua nel cortile di una casa di campagna e hanno iniziato a succhiare l'acqua dall'aria senza alcun potere diverso dalla luce solare.

Il successo della prova sul campo del loro più grande, il raccoglitore di nuova generazione ha dimostrato ciò che il team aveva previsto all'inizio del 2017:il raccoglitore di acqua può estrarre acqua potabile ogni ciclo giorno/notte a bassissima umidità e a basso costo, rendendolo ideale per le persone che vivono in zone aride, aree del mondo affamate d'acqua.

"Non c'è niente come questo, "ha detto Omar Yaghi, che ha inventato la tecnologia alla base della mietitrice. "Funziona a temperatura ambiente con luce solare ambientale, e senza ulteriore apporto di energia puoi raccogliere l'acqua nel deserto. Questo viaggio dal laboratorio al deserto ci ha permesso di trasformare davvero la raccolta dell'acqua da un fenomeno interessante in una scienza".

Yaghi, la cattedra James e Neeltje Tretter in chimica alla UC Berkeley e uno scienziato della facoltà al Lawrence Berkeley National Laboratory, e il suo team riporterà i risultati del primo test sul campo di una mietitrice per la raccolta dell'acqua nel numero dell'8 giugno della rivista Progressi scientifici .

Il processo a Scottsdale, dove l'umidità relativa scende da un massimo del 40 percento di notte a un minimo dell'8 percento durante il giorno, dimostrato che la mietitrice dovrebbe essere facile da scalare semplicemente aggiungendo più assorbitore d'acqua, un materiale altamente poroso chiamato struttura metallo-organica, o MOF. I ricercatori prevedono che con l'attuale MOF (MOF-801), realizzato con il costoso metallo zirconio, alla fine saranno in grado di raccogliere circa 200 millilitri (circa 7 once) di acqua per chilogrammo (2,2 libbre) di MOF, o 3 once di acqua per libbra.

Ma Yaghi riferisce anche di aver creato un nuovo MOF a base di alluminio, chiamato MOF-303, che è almeno 150 volte più economico e cattura il doppio dell'acqua nei test di laboratorio. Ciò consentirà a una nuova generazione di raccoglitrici di produrre più di 400 ml (3 tazze) di acqua al giorno da un chilogrammo di MOF, l'equivalente di mezza lattina da 12 once per libbra al giorno.

"C'è stato un enorme interesse nel commercializzare questo, e ci sono diverse startup già impegnate nello sviluppo di un dispositivo commerciale per la raccolta dell'acqua, " Ha detto Yaghi. "Il MOF in alluminio lo sta rendendo pratico per la produzione di acqua, perché costa poco".

Yaghi sta anche lavorando con King Abdul Aziz City for Science and Technology a Riyadh, Arabia Saudita, e il suo presidente, Principe Dr. Turki Saud Mohammad Al Saud, sulla tecnologia come parte del loro Centro di ricerca congiunto di eccellenza per i nanomateriali e l'energia pulita.

MOF super assorbenti

Yaghi è un pioniere nelle strutture metallo-organiche, che sono solidi con così tanti canali e fori interni che un MOF delle dimensioni di una zolletta di zucchero potrebbe avere una superficie interna delle dimensioni di sei campi da calcio. Questa superficie assorbe facilmente gas o liquidi ma, altrettanto importante, li rilascia rapidamente quando riscaldato. Vari tipi di MOF sono già in fase di sperimentazione come un modo per caricare più gas nei serbatoi dei veicoli alimentati a idrogeno, assorbire l'anidride carbonica dalle ciminiere e immagazzinare il metano.

Diversi anni fa, Yaghi ha creato MOF-801, che assorbe e rilascia facilmente l'acqua, e l'anno scorso ha testato piccole quantità in una semplice mietitrice per vedere se poteva catturare l'acqua dall'aria ambiente durante la notte e usare il calore del sole per espellerla di nuovo per l'uso. quel mietitore, costruito da un collaboratore del MIT utilizzando meno di 2 grammi di MOF, dimostrato che il concetto funzionava:le finestre si appannavano al sole, anche se i ricercatori non sono stati in grado di raccogliere o misurare con precisione l'acqua.

Quella stessa mietitrice è stata trasportata nel deserto all'inizio di quest'anno e ha funzionato in modo simile, anche se ancora una volta sono state generate solo goccioline d'acqua come prova del concetto.

Per il nuovo giornale, il team dell'Università di Berkeley - lo studente laureato Eugene Kapustin e i borsisti post-dottorato Markus Kalmutzki e Farhad Fathieh - hanno raccolto e misurato l'acqua e testato la mietitrice di ultima generazione in diverse condizioni di umidità, temperatura e intensità solare.

La mietitrice è essenzialmente una scatola nella scatola. La scatola interna contiene un letto di 2 piedi quadrati di grani MOF aperto all'aria per assorbire l'umidità. Questo è racchiuso in un cubo di plastica di due piedi con parte superiore e lati trasparenti. La parte superiore è stata lasciata aperta di notte per far entrare l'aria e contattare il MOF, ma è stato sostituito durante il giorno in modo che la scatola potesse riscaldarsi come una serra per far uscire l'acqua dal MOF. L'acqua rilasciata si è condensata all'interno della scatola esterna ed è caduta sul fondo, dove i ricercatori lo hanno raccolto con una pipetta.

Gli approfonditi test sul campo tracciano un progetto che consente agli ingegneri di configurare la mietitrice per le diverse condizioni in Arizona, il Mediterraneo o altrove, dato un MOF specifico.

"Lo sviluppo chiave qui è che funziona a bassa umidità, perché così è nelle regioni aride del mondo, " disse Yaghi. In queste condizioni, la mietitrice raccoglie l'acqua anche a punti di rugiada inferiori allo zero.

Yaghi attende con ansia il prossimo test sul campo, che testerà il MOF a base di alluminio ed è previsto per la Death Valley a fine estate, dove le temperature raggiungono i 110 gradi Fahrenheit di giorno e rimangono negli anni '70 di notte, con umidità notturna fino al 25%.