Circa il 70% del mondo è acqua, ma così poco può essere effettivamente utilizzato perché la maggior parte è acqua salata. Hemera/Thinkstock Ridurre l'acqua salata ai suoi elementi di base - sale e acqua - è così semplice che è diventata una lezione di scienze per i bambini di prima elementare. Infatti, un "alambicco solare" può trasformare l'acqua salata in acqua dolce in pochi giorni. Basta riempire una ciotola capiente con acqua salata e posizionare al centro un bicchiere vuoto. Quindi copri la ciotola - bicchiere vuoto e tutto - con un involucro di plastica che ha un piccolo foro nel mezzo. Posizionare l'aggeggio alla luce diretta del sole, e guarda il ciclo dell'acqua al lavoro:l'acqua salata evapora, lascia dietro di sé cristalli di sale, e crea condensa che sale, si raccoglie sulla membrana di plastica e gocciola nel bicchiere vuoto. L'acqua fresca risultante è abbastanza buona da bere [fonte:Williams].
Ma perché rimuovere il sale in primo luogo? risulta, bere acqua salata può ucciderti. L'ingestione di sale segnala alle cellule di lavare le molecole d'acqua per diluire il minerale. troppo sale, e questo processo può causare una reazione a catena davvero brutta:le tue cellule saranno prive di umidità, i tuoi reni si spegneranno e il tuo cervello verrà danneggiato. L'unico modo per compensare questo caos interno è urinare con maggiore frequenza per espellere tutto quel sale, un rimedio che potrebbe funzionare solo se hai accesso a molta acqua potabile fresca [fonte:Thompson].
Le persone, specialmente quelle nelle parti del mondo affamate d'acqua, sono alla ricerca di soluzioni per l'acqua dolce da secoli. Si scopre che anche le stesse persone che costruivano sfingi giganti e guidavano carri trainati da cavalli avevano sete di pulito, acqua pura [fonte:Jesperson]. Anche nei tempi moderni, intere popolazioni lottano con una crudele ironia; sono circondati da acqua salata, ma manca l'acqua potabile. La scarsità a volte stimola conflitti mortali. Nel 2009, spettatori hanno ucciso una famiglia nell'India colpita dalla siccità per aver raccolto l'acqua da un pozzo municipale prima che si esaurisse [fonte:Pacific Institute].
Ma cosa accadrebbe se dall'acqua salata si potesse creare un'abbondante riserva di acqua dolce? Un'operazione di desalinizzazione su larga scala, utilizzando principi simili a un semplice progetto in classe, potrebbe cambiare il mondo. Nella pagina successiva, esploreremo perché non è sempre così facile trasformare l'acqua salata in acqua potabile.
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C'è più di un modo per separare il sale dall'acqua, ma quasi il 90% delle volte, viene utilizzato solo uno dei due metodi:flash multistadio e osmosi inversa [fonte:WorldPumps.com].
Ricordi perché fa così male bere acqua salata? Quando le tue cellule passano l'acqua attraverso la membrana esterna per impedirti di disidratarti, si sta verificando l'osmosi. Spostando l'acqua attraverso la membrana, la cellula sta tentando di equalizzare la sua alta concentrazione di sale interna con una bassa concentrazione di sale esterno. Si chiama osmosi. Osmosi inversa si verifica quando, Per esempio, metti l'acqua salata su un lato di una membrana semipermeabile e la pressione sposta le molecole d'acqua attraverso la membrana filtrante mentre le molecole più grandi, comprese le molecole di sale, rimangono intrappolate dietro. Per l'acqua salata del mare o dell'oceano, è necessaria una notevole pressione per far passare l'acqua attraverso un filtro, dove ogni poro è solo una frazione delle dimensioni di un capello umano [fonte:American Chemical Society]. Ciò significa che di solito sono in gioco una serie di pompe, tutti esercitano una pressione sull'acqua [fonte:WorldPumps.com].
A differenza dell'osmosi inversa, che si basa su una membrana per filtrare le molecole di sale, il flash multistadio Il metodo utilizza il calore per convertire l'acqua salata in acqua dolce. Perché un nome così insolito? "Flash" si riferisce a portare rapidamente l'acqua a ebollizione, e questo accade più volte, o in fasi. Quando l'acqua salata entra in ogni fase dell'unità di conversione, è soggetto al calore e alla pressione del vapore fornito dall'esterno. Durante ogni fase, il vapore acqueo si forma e viene raccolto. Questo vapore acqueo è acqua dolce e il concentrato salato rimasto è noto come salamoia. Nella distillazione flash multistadio - come con l'osmosi inversa - di solito non vengono aggiunti prodotti chimici o agenti addolcitori dell'acqua [fonte:Organizzazione degli Stati americani].
Quindi, se la desalinizzazione è possibile, perché gli impianti su larga scala non placano la sete di acqua dolce del mondo? Solo circa 15 miliardi di galloni - due decimi di percento dell'acqua dolce consumata in tutto il mondo ogni giorno - è acqua salata desalinizzata [fonte:Schirber]. Nella pagina successiva, esploreremo dove sta emergendo la nuova generazione di convertitori di acqua salata.
La desalinizzazione da Aristotele alla Marina degli Stati UnitiGià nel 350 a.C., il filosofo greco Aristotele ha riflettuto molto sulla rimozione del sale dall'acqua usando una serie di filtri [fonte:Aristotele]. Nel 1700, la Marina degli Stati Uniti ha fatto uso regolare di distillatori solari per creare acqua dolce, ei decenni successivi videro l'avvento degli alambicchi incorporati nelle stufe di bordo. Durante la seconda guerra mondiale, la desalinizzazione fece un altro salto:la US Navy costruì un distillatore terrestre su un'isola del Pacifico che ne sfornò circa 55, 000 galloni di acqua dolce al giorno - più che raddoppiando la produzione di qualsiasi distilleria esistente nel mondo [fonte:Congresso degli Stati Uniti].
L'acqua copre almeno il 70% della superficie mondiale. Ma il 97 percento è troppo salato per essere bevuto [fonte:Frederick]. Questo, insieme alle disuguaglianze nella distribuzione dell'acqua e nella disponibilità geografica, significa che la scarsità d'acqua è una realtà per molte persone. Infatti, la mancanza di acqua colpisce quattro persone su 10 nel mondo [fonte:Organizzazione Mondiale della Sanità]. La mancanza di acqua a sufficienza può avere gravi conseguenze per la salute. A volte significa che le persone ottengono la loro acqua da fonti contaminate. L'acqua di scarsa qualità può diffondere malattie come il colera, febbre tifoide o salmonella [fonte:Organizzazione mondiale della sanità].
Trasformare l'acqua salmastra o salata in acqua dolce potrebbe avere un impatto sia sulle scarse razioni d'acqua che sulla domanda sempre crescente. Ciò è particolarmente vero per alcune comunità costiere degli Stati Uniti alle prese con una carenza di acqua dolce [fonte:California Ocean Resources Program]. Inoltre, gli impianti di desalinizzazione possono fornire una fonte d'acqua affidabile anche quando è in corso una siccità.
Nel 2009, ce n'erano più di 1, 400 impianti di dissalazione operanti nel mondo, producendo più di 15 miliardi di galloni di acqua al giorno. Altri 244 impianti sono in costruzione, molti di loro in Medio Oriente [fonte:International Desalination Association]. Però, il più grande impianto di desalinizzazione ad osmosi inversa al mondo, che ha aperto maggio 2010, si trova sulla costa mediterranea di Israele [fonte:Dow]. E, la costruzione è in corso a Carlsbad, California, per creare il più grande impianto di desalinizzazione dell'emisfero occidentale, stimato per produrre 50 milioni di galloni di acqua potabile ogni giorno [fonte:Poseidon].
Ancora, c'è spesso una percezione pubblica che l'acqua desalinizzata non abbia un buon sapore e non sia buona per te. In Israele, Per esempio, molte persone sono sempre più riluttanti a bere acqua di rubinetto desalinizzata a causa di problemi di salute [fonte:Mizroch]. Ma l'acqua desalinizzata, direttamente dal rubinetto, è generalmente sicura da bere. Uno studio in Arabia Saudita, Per esempio, non ha riscontrato differenze significative tra l'acqua desalinizzata servita al rubinetto e l'acqua in bottiglia, tranne per il fatto che l'acqua del rubinetto desalinizzata non lascia dietro di sé bottiglie di plastica vuote [fonte:Ahmad].
E se fosse possibile portare con sé un dissalatore portatile per produrre la propria scorta personale di acqua potabile fresca? L'idea potrebbe non essere così inverosimile come pensi.
Sale e tanto altroSicuro, potresti aspettarti che il processo di desalinizzazione rimuova il sale dall'acqua dell'oceano. Ma sapevi che la pulizia non finisce qui? La desalinizzazione, qualunque sia il metodo, rimuove anche i composti chimici organici o biologici, alla fine producendo acqua potabile di alta qualità che non trasmette malattie diarroiche o di altro tipo. Questo è importante perché quasi 4, 000 bambini muoiono ogni giorno nei paesi in via di sviluppo a causa di malattie legate all'acqua potabile contaminata [fonte:Hull].
Poiché il numero di impianti di desalinizzazione in tutto il mondo continua a crescere, lo stesso vale per le preoccupazioni sullo sviluppo di nuove tecnologie per alimentare gli impianti. Attualmente, gli sforzi di desalinizzazione su larga scala richiedono molta energia per funzionare e spesso sono affari di alta manutenzione, grazie a molte parti funzionanti come le membrane che tendono a sporcarsi frequentemente [fonte:Schirber].
I costi sono un'altra preoccupazione:negli ultimi cinquant'anni, gli investimenti pubblici e privati nello sviluppo della tecnologia di desalinizzazione hanno raggiunto più di un miliardo di dollari in tutto il mondo. E anche con i progressi che sono stati fatti, l'idea che la desalinizzazione eliminerebbe la scarsità d'acqua è lontana dalla realtà. Ed è perché è ancora davvero, molto costoso da pianificare, costruire e gestire impianti di desalinizzazione [fonte:Water Science and Technology Board]. Infatti, il costo medio per trasformare un acro-piede - circa 325, 000 galloni - di acqua salata in acqua dolce varia da $ 800 a $ 1, 400 e richiede una notevole quantità di energia [fonte:American Chemical Society].
La produzione di acqua dolce utilizzando l'osmosi inversa costa circa un terzo in meno rispetto al flash multistadio, in gran parte a causa dei costi dell'energia termica utilizzata da quest'ultimo metodo nel processo di ebollizione [fonte:Water Science and Technology Board]. Sfortunatamente, entrambi i processi, come tutte le tecniche di desalinizzazione, creano salamoia. Questo sottoprodotto dell'acqua desalinizzata contiene elevate concentrazioni di sale e, quando viene rilasciato di nuovo in uno specchio d'acqua naturale, può causare danni alla vita marina. Questo perché la salamoia, che di solito è più densa dell'acqua in cui viene rilasciata, si deposita in cima a un sedimento basso dove esaurisce le acque circostanti di ossigeno [fonte:Università del Texas ad Austin].
Questi costi e preoccupazioni ambientali sono tutti parte integrante del prossimo ciclo di miglioramenti nella tecnologia e nei processi di desalinizzazione. Dispositivi di desalinizzazione portatili leggeri sono in fase di sviluppo da parte di ricercatori in Corea e presso il Massachusetts Institute of Technology. Le unità producono abbastanza acqua dolce per supportare diverse persone. Il processo utilizza la gravità - basta versare acqua salata nella parte superiore del dispositivo - per rimuovere sale e altri sedimenti utilizzando 1, 600 filtri [fonte:MIT].
Come queste unità portatili a energia solare, grandi impianti ad osmosi inversa, pur essendo ancora in fase di progettazione, potrebbe anche ridurre notevolmente la dipendenza degli impianti di desalinizzazione dai combustibili fossili. Infatti, la National Science Foundation ha concesso $ 2,5 milioni a un team di esperti dell'Università del Michigan che studia l'impatto dell'energia solare sulla tecnologia di desalinizzazione [fonte:Richard]. Oltre ai finanziamenti governativi negli Stati Uniti e all'estero, le fonti di finanziamento private stanno iniziando a prestare attenzione allo sviluppo di sforzi di desalinizzazione più efficienti. Una cosa è certa:se il processo di desalinizzazione migliora, potrebbe avere il potenziale per cambiare in meglio intere regioni povere d'acqua.
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