Con il finanziamento dell'esercito, i ricercatori dell'Università di Rochester hanno sviluppato un pannello in alluminio che inclinato verso il sole purifica l'acqua. Credito:per gentile concessione dell'Università di Rochester
Fornire acqua pulita ai soldati sul campo e ai cittadini di tutto il mondo è essenziale, eppure una delle più grandi sfide del mondo. Ora un nuovo materiale in alluminio super traspirante e superleggero sviluppato con i finanziamenti dell'esercito potrebbe cambiare le cose.
Con il finanziamento dell'Ufficio Ricerche dell'Esercito, un elemento del laboratorio di ricerca dell'esercito del comando di sviluppo delle capacità di combattimento dell'esercito degli Stati Uniti, i ricercatori dell'Università di Rochester hanno sviluppato un nuovo pannello in alluminio che concentra in modo più efficiente l'energia solare per far evaporare e purificare l'acqua contaminata.
"L'esercito e i suoi guerrieri corrono sull'acqua, quindi c'è un particolare interesse per la ricerca sui materiali di base che potrebbe portare a tecnologie avanzate per la generazione di acqua potabile, " ha detto il dottor Evan Runnerstrom, responsabile del programma presso ARO. "Le proprietà combinate di super-assorbimento e assorbimento della luce di queste superfici in alluminio possono consentire la purificazione dell'acqua passiva o a bassa potenza per sostenere meglio il combattente sul campo".
I ricercatori hanno sviluppato una tecnologia di elaborazione laser che trasforma il normale alluminio in nero come la pece, rendendolo altamente assorbente, così come super-wicking (elimina l'acqua in salita contro la gravità). Hanno quindi applicato questo alluminio super assorbente e super traspirante per questa purificazione dell'acqua solare.
La tecnologia presente in Sostenibilità della natura , utilizza una raffica di impulsi laser a femtosecondi (ultracorti) per incidere la superficie di un normale foglio di alluminio. Quando il pannello di alluminio viene immerso in acqua con un angolo rivolto verso il sole, disegna una sottile pellicola d'acqua verso l'alto sulla superficie del metallo. Allo stesso tempo, la superficie annerita trattiene quasi il 100% dell'energia che assorbe dal sole per riscaldare rapidamente l'acqua. Finalmente, le strutture superficiali traspiranti modificano i legami intermolecolari dell'acqua, aumentando ulteriormente l'efficienza del processo di evaporazione.
"Queste tre cose insieme consentono alla tecnologia di funzionare meglio di un dispositivo ideale con un'efficienza del 100%, " ha detto il professor Chunlei Guo, professore di ottica all'Università di Rochester. "Questo è un semplice, durevole, modo economico per affrontare la crisi idrica globale, soprattutto nei paesi in via di sviluppo».
Gli esperimenti del laboratorio mostrano che il metodo riduce la presenza di tutti i contaminanti comuni, come detersivo, coloranti, urina, metalli pesanti e glicerina, a livelli sicuri per bere.
I ricercatori hanno sviluppato una tecnologia di elaborazione laser che trasforma il normale alluminio in nero come la pece, rendendolo altamente assorbente, oltre che super traspirante. Hanno quindi applicato questo alluminio super assorbente e super traspirante per la purificazione dell'acqua solare. Credito:per gentile concessione dell'Università di Rochester
La tecnologia potrebbe essere utile anche nei paesi sviluppati per alleviare la carenza d'acqua nelle aree colpite dalla siccità, e per progetti di desalinizzazione dell'acqua, disse Guo.
L'uso della luce solare per bollire è stato a lungo riconosciuto come un modo per eliminare i patogeni microbici e ridurre i decessi per infezioni diarroiche, ma l'acqua bollente non elimina i metalli pesanti e altri contaminanti.
Depurazione dell'acqua a base solare; però, può ridurre notevolmente questi contaminanti perché quasi tutte le impurità vengono lasciate indietro quando l'acqua in evaporazione diventa gassosa e poi si condensa e viene raccolta.
Il metodo più comune di evaporazione dell'acqua a base solare è il riscaldamento del volume, in cui viene riscaldata una grande quantità di acqua ma solo lo strato superiore può evaporare. Questo è ovviamente inefficiente, Guo ha detto, perché viene utilizzata solo una piccola parte dell'energia per il riscaldamento.
Un approccio più efficiente, chiamato riscaldamento interfacciale, posti galleggianti, materiali assorbenti e traspiranti multistrato sopra l'acqua, in modo che solo l'acqua vicino alla superficie debba essere riscaldata. Ma tutti i materiali disponibili devono galleggiare orizzontalmente sull'acqua e non possono essere rivolti direttamente al sole. Per di più, i materiali traspiranti disponibili si intasano rapidamente con i contaminanti lasciati dopo l'evaporazione, richiedono frequenti sostituzioni dei materiali.
Il pannello di alluminio sviluppato dai ricercatori evita queste difficoltà tirando un sottile strato d'acqua fuori dal serbatoio e direttamente sulla superficie dell'assorbitore solare per il riscaldamento e l'evaporazione.
"Inoltre, perché utilizziamo una superficie scanalata aperta, è molto facile da pulire semplicemente spruzzandolo, "Guo ha detto. "Il più grande vantaggio è che l'angolazione dei pannelli può essere regolata continuamente per affrontare direttamente il sole mentre sorge e poi si muove attraverso il cielo prima di tramontare, massimizzando l'assorbimento di energia".
