Ispirato da come le gocce di rugiada si formano sulle ragnatele, Gli ingegneri e i matematici dell'UCLA hanno progettato un sistema di cattura del vapore acqueo unico ed efficace che potrebbe essere utilizzato per produrre acqua dolce, o per riciclare l'acqua industriale che altrimenti andrebbe sprecata.

Il loro sistema è una fitta serie di fili di cotone paralleli infilati verticalmente, con un flusso costante di goccioline d'acqua che scorre lungo le corde. Vapore acqueo in aumento, spinto verso l'alto da un ventilatore, viene catturato dalla "rete" di gocce d'acqua e condensa. L'acqua risultante viene quindi trasferita in un contenitore di raccolta.

I ricercatori hanno riportato un aumento del 200% dell'efficienza utilizzando questo metodo rispetto alle tecnologie esistenti progettate per catturare il vapore acqueo.

Lo studio è stato pubblicato su Progressi scientifici e include un modello teorico del sistema e risultati sperimentali da un prototipo.

Oltre a raccogliere l'acqua dall'atmosfera, il metodo potrebbe essere utilizzato per produrre acqua pulita dall'evaporazione di acque reflue ad alta salinità, come quelli prodotti dalla produzione di petrolio e gas, o dal deflusso dell'irrigazione.

Potrebbe anche essere utilizzato per catturare il vapore che fuoriesce dalle torri di raffreddamento nelle centrali elettriche e negli impianti industriali. L'acqua catturata potrebbe quindi essere riciclata nel sistema di raffreddamento.

"La crescente preoccupazione globale per la scarsità di acqua dolce ha motivato lo sviluppo di modi economicamente fattibili per catturare il vapore acqueo, " disse Sungtaek Ju, professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la UCLA Samueli School of Engineering e il principale investigatore dello studio. "Questa idea di imitare il ciclo naturale della pioggia per produrre acqua pulita, chiamato 'il processo di umidificazione-deumidificazione, ' è in circolazione da un po' di tempo. Però, realizzare un sistema del genere che fosse poco costoso da costruire e da far funzionare è stata una grande sfida. Il nostro sistema è economico, leggero ed efficiente dal punto di vista energetico. Questi fattori possono potenzialmente aiutare a superare le sfide per la sua adozione".

Alcuni metodi di cattura del vapore acqueo proposti hanno utilizzato metallo refrigerato per far condensare il vapore acqueo su una superficie. Ma superfici limitate, così come il peso, materiali e costi di produzione, hanno rallentato la loro adozione. Allo stesso modo, i metodi che utilizzano ugelli spray o campi elettrici utilizzano troppa elettricità per essere praticabili.

Un elemento chiave nel sistema del team UCLA è la sua capacità di generare costantemente gocce d'acqua della stessa dimensione e velocità di flusso costante. Queste sfere d'acqua consentono al sistema di catturare efficacemente il vapore acqueo, senza provocare significative perdite di carico, e quindi il consumo di energia della ventola.

"Le perle liquide formano superfici altamente curve che migliorano la velocità con cui il vapore acqueo si diffonde nell'aria, " disse Abolfazl Sadeghpour, uno studente laureato in ingegneria meccanica dell'UCLA e co-autore principale dello studio. "Semplicemente detto, questo è analogo a una palla di neve che rotola in discesa. Le perline assorbono vapore acqueo mentre scendono. E mentre una goccia può sembrare piccola, pensa a un'intera serie di thread che lavorano costantemente. Il vapore acqueo raccolto potrebbe aggiungere un bel po'".