Uno studio condotto presso il Politecnico di Torino, in collaborazione con il Massachusetts Institute of Technology (MIT), e pubblicato sulla rivista Scienze energetiche e ambientali , presenta un dissalatore solare in grado di rimuovere spontaneamente il sale accumulato. Nel futuro, questa scoperta potrebbe portare allo sviluppo di sistemi di desalinizzazione sostenibili con efficienze stabili nel tempo

Il tallone d'Achille delle tecnologie di desalinizzazione dell'acqua è la cristallizzazione delle particelle di sale all'interno dei vari componenti del dispositivo. Questo fenomeno di intasamento provoca una riduzione delle prestazioni nel tempo, limitando così la durata di questi dispositivi. Affrontare questo problema è importante per garantire una produzione costante di acqua dolce nel tempo. Recentemente, sono stati proposti materiali nanostrutturati innovativi con proprietà anti-intasamento, con il potenziale di limitare l'accumulo di sale. Però, l'alto costo di questi materiali rende difficile la produzione su larga scala di prototipi commerciali.

Partendo da questo problema, un team di ingegneri del Dipartimento di Energia del Politecnico di Torino (SMaLL), in collaborazione con il Massachusetts Institute of Technology (MIT), ha studiato a fondo i meccanismi alla base del trasporto delle particelle di sale nei dispositivi di dissalazione. Lo studio è iniziato dopo aver notato un'incoerenza tra osservazioni sperimentali e modelli teorici classici del trasporto del sale. In particolare, gli ingegneri del Politecnico di Torino, dopo oltre due anni di ricerche numeriche e di laboratorio finanziate dalla Compagnia di San Paolo (progetto MITOR) e dal CleanWaterCenter (CWC), hanno dimostrato che questa grande differenza nel trasporto del sale è dovuta al cosiddetto effetto Marangoni. Sulla base di questa scoperta, i ricercatori del Politecnico di Torino (Matteo Morciano, Matteo Fasano, Eliodoro Chiavazzo e Pietro Asinari, che ricopre anche la carica di Direttore Scientifico dell'Istituto Nazionale di Ricerche Metrologiche—INRiM) e del MIT (Svetlana V. Boriskina) hanno realizzato un prototipo in grado di dissalare l'acqua di mare in modo sostenibile e rimuovere spontaneamente il sale accumulato durante il funzionamento.

L'effetto Marangoni è un fenomeno presente anche in natura, che si può osservare nella vita di tutti i giorni:"In una soluzione acquosa, le molecole liquide interagiscono tra loro attraverso legami intermolecolari che generano forze chiamate "forze di coesione". Due soluzioni con differenti concentrazioni avranno differenti forze di coesione. La presenza di questa variazione di concentrazione, e quindi delle forze di coesione, fa sì che il liquido scorra lontano dalle regioni a bassa concentrazione, generando un processo di rimescolamento. Questo effetto è responsabile delle 'lacrime' di vino che si osservano sulle pareti del bicchiere quando viene agitato.

L'effetto Marangoni, a causa di una variazione di concentrazione nel liquido, può quindi essere ingegnerizzato e sfruttato per aumentare il rimescolamento di soluzioni con differenti concentrazioni. Nel nostro dissalatore (dove le soluzioni trattate sono a base di acqua di mare a diverse concentrazioni), questo fenomeno permette di evitare l'accumulo di sale negli evaporatori, garantendo una produttività costante e duratura dell'acqua distillata, e salvaguardare i componenti soggetti a deterioramento. La nostra strategia è stata quindi quella di progettare un dispositivo in grado di sfruttare appieno questo effetto, compiendo un ulteriore passo avanti verso le future applicazioni commerciali del dispositivo", spiega Matteo Morciano, ricercatore presso il Dipartimento di Energia del Politecnico di Torino e primo autore della ricerca.

Nella versione attuale e considerando una superficie per l'assorbimento dell'energia solare di circa un metro quadrato, il dissalatore può fornire più di 15 litri di acqua al giorno. Per di più, grazie all'effetto Marangoni, il processo di rimozione del sale è fino a 100 volte più veloce delle previsioni basate sulla diffusione spontanea, favorendo così un rapido ripristino delle proprietà dei componenti.

I risultati di questa ricerca, pubblicato sulla rivista Scienze energetiche e ambientali , possono avere importanti implicazioni nella progettazione di una nuova generazione di materiali e dispositivi di desalinizzazione, permettendo loro di 'autopulirsi' spontaneamente dal sale accumulato e garantendo prestazioni stabili e durature. Ulteriori ricerche sono attualmente in corso presso il CleanWaterCenter del Politecnico di Torino, con l'obiettivo di rendere il prototipo industrializzabile e più versatile.