(a) Simulazione del flusso attraverso un cilindro con particelle inerziali di Chan, tracciare l'impatto delle particelle sulla superficie del collettore. (b) Nelle simulazioni, il tracciamento di una traiettoria di una singola goccia provoca la collisione della particella (rosso) quando l'interazione di lubrificazione viene trascurata, e scivola lungo la superficie quando è presente l'effetto lubrificante (blu). (c) Dinamiche simili con la lubrificazione si osservano in esperimenti condotti da Shahrokhian, dove la particella tocca appena e sfugge a depositarsi sul collettore. (d) Particelle inerziali di simulazione tridimensionale che scorrono lungo una sfera con piccole protuberanze, imitando le caratteristiche superficiali dei coleotteri Namib. Credito:Fan Kiat Chan e Aida Shahrokhian
La raccolta della nebbia è una potenziale fonte pratica di acqua dolce nei deserti costieri nebbiosi, e le soluzioni attuali si basano su reti/maglie metriche. La geometria della maglia, però, presenta una forma fisiologicamente inappropriata per corpi sfusi di scala millimetrica, come insetti.
Fan Kiat Chan, dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, offre tecnologie biomimetiche per la raccolta della nebbia basate sugli scarabei del deserto del Namib come potenziale soluzione. Chan discuterà di come la morfologia della superficie può influenzare il flusso circostante per la resa delle goccioline durante una sessione alla 72a riunione annuale della divisione di dinamica dei fluidi dell'American Physical Society, che si svolgerà dal 23 al 26 novembre, 2019, al Washington State Convention Center di Seattle.
"L'idea di utilizzare la nebbia come fonte di acqua dolce è stata studiata fin dagli anni '80 in varie località, " ha detto Chan. Questi studi hanno portato alla raccolta della nebbia utilizzando reti e maglie, che sono ora comunemente usati in luoghi come il Cile e il Marocco, tra molti altri. Il design è stato tratto dai metodi di intercettazione della nebbia utilizzati dagli alberi e in genere può raccogliere circa 53 galloni d'acqua in un giorno medio.
Però, Gli scarabei del deserto del Namib usano un meccanismo di raccolta diverso rispetto agli alberi. Questi insetti usano la morfologia superficiale irregolare - dossi irregolari e aree piatte - sulla schiena per raccogliere acqua fresca dalla nebbia del deserto. Ispirato allo scarabeo del Namib, Chan e i collaboratori Aida Shahrokhian e Hunter King, da Mechanical Biomimetics and Open Design Lab presso l'Università di Akron, studiare come la morfologia della superficie influisce sul flusso del fluido circostante, conseguentemente portando all'impatto delle goccioline per la raccolta.
"Principi simili potrebbero forse essere usati per progettare bottiglie d'acqua in grado di raccogliere la nebbia, consentendo una fonte più portatile, " ha detto Chan.
Chan discuterà l'aumento osservato nell'efficienza del collettore quando le strutture superficiali, come dossi come quelli degli scarabei del deserto del Namib, vengono introdotti. In combinazione con i design basati su mesh, questi collettori possono fornire un'ulteriore opportunità per la raccolta di acqua dolce in aree con precipitazioni limitate.
"Il contenuto d'acqua e la frequenza della formazione della nebbia possono variare a seconda del luogo e della stagione, " ha detto. "Anche se le precipitazioni possono essere poco frequenti in alcune regioni, è, però, importante rendersi conto che la nebbia è comunque prevedibile e, quindi, fonte d'acqua affidabile."
Il discorso, "Morfologia superficiale e dinamica del flusso per la raccolta della nebbia, " sarà presentato alle 7:45 del Pacifico (USA) martedì, 26 novembre nell'ambito della sessione sulla fluidodinamica generale.
