Entro il 2025, due terzi della popolazione mondiale potrebbero sperimentare una carenza di acqua dolce. Per affrontare questo problema, i ricercatori dell'Università di Notre Dame hanno identificato un nuovo solvente, un liquido ionico, che migliora una tecnologia di desalinizzazione emergente:l'estrazione con solvente direzionale.

L'estrazione con solvente direzionale utilizza un solvente per estrarre l'acqua dolce da una fonte salina con energia termica a bassa temperatura. Ciò significa che la tecnica di estrazione potrebbe potenzialmente utilizzare il calore di scarto, o calore prodotto come sottoprodotto di altri lavori, e solare termico.

"Il problema con l'attuale tecnica di estrazione con solvente direzionale è che i solventi utilizzati in precedenza hanno un'efficienza molto bassa e la quantità di acqua dolce estratta è limitata, " disse Tengfei Luo, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale e Meccanica e corrispondente autore dello studio. "Il nuovo liquido ionico che abbiamo scoperto si è dimostrato 10 volte più efficiente di altri solventi utilizzati per la tecnica".

Pubblicato in uno studio di Comunicazioni sulla natura , I ricercatori di Notre Dame hanno scoperto che la desalinizzazione direzionale con estrazione con solvente utilizzando il nuovo liquido ionico consuma energia simile all'osmosi inversa e molta meno energia rispetto alla desalinizzazione termica, entrambi sono i principali metodi di desalinizzazione. Rispetto a questi altri metodi, il vantaggio dell'utilizzo dell'estrazione con solvente direzionale è che non richiede né una membrana, che può essere costoso, o energia termica ad alta temperatura.

Per trovare il materiale più efficace, i ricercatori hanno progettato, sintetizzato e testato una serie di liquidi ionici, guidati da simulazioni molecolari, per capire quale solvente ha funzionato meglio per la desalinizzazione e perché.

"I liquidi ionici forniscono un eccellente, struttura sinteticamente flessibile per la regolazione delle proprietà fisiche dei solventi direzionali, rendendoli candidati ideali per tali applicazioni specifiche per attività, " ha detto Brandon Ashfeld, professore associato presso il Dipartimento di Chimica e Biochimica e coautore dello studio.

Successivamente in questa ricerca, il team valuterà modi per ridurre il costo del liquido ionico e come aumentare la sua produzione. Prenderanno anche in considerazione come progettare un sistema continuo per ampliare i loro esperimenti originali.

"Ora che abbiamo trovato un liquido ionico che ha dimostrato di migliorare la produttività dell'estrazione con solvente direzionale come tecnica di desalinizzazione, esiste un potenziale definito per questa tecnologia da applicare nel mondo reale, " disse Luo.

"Il potenziale per i liquidi ionici di fungere da solventi direzionali nelle estrazioni con solventi direzionali può alterare drasticamente i nostri attuali approcci alla purificazione delle risorse idriche che sono fondamentali per garantire la sostenibilità ambientale, " ha detto Ashfeld.