Taiwan ha dovuto affrontare carenze idriche per decenni e l'area di Chicago potrebbe affrontarle entro i prossimi 20 anni a causa dei livelli di falda acquifera per la caduta dell'acqua dei pozzi, mentre l'uso dell'acqua dei Grandi Laghi è limitato da un patto interstatale.

Poiché le condizioni di siccità peggiorano in tutto il mondo a causa del riscaldamento globale, si rendono sempre più necessari migliori sistemi di conservazione ed efficienza dell'acqua. Università nazionale di Taiwan (NTU), un prestigioso istituto di ricerca situato a Taipei, sta cercando di sfruttare il potere della comunità scientifica internazionale qui e a livello globale per spingere le città verso un futuro più sostenibile.

Il programma Dragon Gate della National Taiwan University, in collaborazione con l'Argonne National Laboratory a ovest di Chicago, e la Northwestern University sono all'avanguardia nelle tecnologie di bonifica e riutilizzo dell'acqua. Uno è un sistema di filtrazione che produce acqua pulita da acqua salata o acque reflue. Il progetto è al suo terzo anno.

Yupo Lin, un ingegnere elettrochimico presso ANL, sta guidando il team di ricerca per ampliare una tecnologia di filtrazione chiamata Resin Wafer Electrodeionization (RW-EDI). Il processo purifica le acque reflue spingendole attraverso una serie di membrane porose a scambio ionico con un campo elettrico su entrambi i lati. Il risultato è un approccio efficiente dal punto di vista energetico ed economicamente sostenibile per il recupero dell'acqua, disse Lin.

"Non abbiamo molte risorse naturali a Taiwan, " ha detto Lin. Finora, il processo Argonne RW-EDI è stato dimostrato solo come programma pilota. Ma il team spera di creare presto sistemi che possano essere utilizzati commercialmente e migliorare l'efficienza idrica su larga scala. Sono in corso piani per fare proprio questo.

"Stiamo facendo questa ricerca per risolvere i problemi che il sud di Taiwan sta affrontando, ", ha detto il borsista postdottorato Ming-Huang Wang. "Vogliamo creare una tecnologia versatile".

Wang lavora con il Carbon Cycle Research Center presso NTU, ma ora sta trascorrendo 10 mesi nella Divisione Sistemi Energetici presso ANL, dove sta lavorando con Lin su tecnologie per il riutilizzo dell'acqua che potrebbero essere applicate a Taiwan e altrove mentre la carenza d'acqua si diffonde a causa del cambiamento climatico.

RW-EDI non purifica le acque reflue nella misura in cui sono potabili. Però, l'acqua salmastra o semipura che viene estratta può ancora essere utilizzata per numerosi scopi.

"Tendiamo a pensare che la maggior parte dell'acqua che viene utilizzata sia quella che la gente beve, ma non è vero, " ha detto Aaron Packman, professore di ingegneria civile e ambientale alla Northwestern University. Sta collaborando con Lin, Argonne, e NTU sul progetto RW-EDI. "Una delle strategie che stiamo esaminando è cercare di separare l'acqua potabile dall'uso industriale dell'acqua, " ha affermato. La tecnologia potrebbe rimuovere i composti che sono problematici per l'industria per produrre acqua che può essere utilizzata per il raffreddamento e per altri scopi.

"Non è necessario trattare l'acqua secondo gli standard di potabilità se verrà utilizzata per scopi industriali, "ha detto Packman, parte del Northwestern-Argonne Institute for Science and Engineering. "Ci sono modi per essere più efficienti."

Poiché le centrali elettriche sono i maggiori consumatori di acqua negli Stati Uniti, l'utilizzo di fonti più efficienti per il raffreddamento dell'acqua avrebbe un impatto significativo sull'approvvigionamento idrico. È difficile immaginare che un posto come Chicago, che si trova proprio accanto al lago Michigan, potrebbe mai affrontare la carenza d'acqua, ma le stime indicano che lo sviluppo industriale ed economico della città potrebbe essere limitato entro i prossimi 20 anni. "Se troviamo un modo per riutilizzare le acque reflue che apre un'enorme quantità di nuovo potenziale di sviluppo, " ha detto Packman.

La partnership NTU-ANL-NU e il programma Dragon Gate hanno creato opportunità per gli scienziati di entrambe le istituzioni di contribuire a tecnologie che potrebbero migliorare la gestione delle risorse, non solo a Chicago e Taipei, ma in tutto il mondo.

Un consorzio di scienziati globali si riunirà il 5 e 6 agosto in una conferenza ospitata da NTU per esplorare le opportunità per nuove collaborazioni internazionali. Il simposio è incentrato sulle tecnologie per l'acqua pulita, i legami vitali tra cibo urbano, approvvigionamento energetico e idrico, e infrastrutture verdi. Lin e Packman affronteranno questi temi al simposio, insieme a Seth Snyder, un professore di ingegneria meccanica alla Northwestern, e scienziati di diverse istituzioni.

"Puntiamo a soluzioni integrate acqua-energia che includano un mix di innovazione tecnologica e integrazione di sistemi ingegnerizzati con sistemi naturali, " ha affermato Packman. La collaborazione tra i principali scienziati in questo campo potrebbe produrre l'ingegnosità che consentirà alle città di continuare a funzionare poiché la scarsità di risorse diventa una minaccia più imminente.