Se hai finito l'acqua potabile durante un campeggio in riva al lago, c'è una soluzione semplice:spezza un ramo dal pino più vicino, togli la corteccia, e versare lentamente l'acqua del lago attraverso il bastone. Il filtro improvvisato dovrebbe intrappolare eventuali batteri, produrre fresco, acqua incontaminata.

Infatti, un team del MIT ha scoperto che questo sistema di filtrazione a bassa tecnologia può produrre fino a quattro litri di acqua potabile al giorno, sufficienti per placare la sete di una persona normale.

In un articolo pubblicato questa settimana sulla rivista PLoS UNO , i ricercatori dimostrano che un piccolo pezzo di alburno può filtrare più del 99 percento dei batteri E. coli dall'acqua. Dicono che la dimensione dei pori nell'alburno, che contiene tessuto xilematico evoluto per trasportare la linfa lungo la lunghezza di un albero, consente anche il passaggio dell'acqua bloccando la maggior parte dei tipi di batteri.

Co-autore Rohit Karnik, professore associato di ingegneria meccanica al MIT, dice che l'alburno è una promessa, basso costo, ed efficiente materiale per la filtrazione dell'acqua, in particolare per le comunità rurali dove i sistemi di filtrazione più avanzati non sono facilmente accessibili.

"Le membrane di filtrazione di oggi hanno pori su scala nanometrica che non sono qualcosa che puoi fabbricare in un garage molto facilmente, " dice Karnik. "L'idea qui è che non abbiamo bisogno di fabbricare una membrana, perchè è facilmente reperibile. Puoi semplicemente prendere un pezzo di legno e farne un filtro."

I coautori del documento includono Michael Boutilier e Jongho Lee del MIT, Valerie Chambers della Fletcher-Maynard Academy di Cambridge, Messa., e Varsha Venkatesh della Jericho High School di Gerico, N.Y.

Toccando il flusso di linfa

Esistono oggi sul mercato numerose tecnologie per la purificazione dell'acqua, sebbene molti abbiano degli svantaggi:i sistemi che si basano sul trattamento del cloro funzionano bene su larga scala, ma sono costosi. Far bollire l'acqua per rimuovere i contaminanti richiede una grande quantità di carburante per riscaldare l'acqua. Filtri a membrana, pur essendo in grado di rimuovere i microbi, sono costose, richiedono una pompa, e può intasarsi facilmente.

L'alburno può offrire un basso costo, alternativa su piccola scala. Il legno è composto da xilema, tessuto poroso che conduce la linfa dalle radici di un albero alla sua corona attraverso un sistema di vasi e pori. Ogni parete del vaso è butterata da minuscoli pori chiamati membrane di fossa, attraverso la quale la linfa può essenzialmente saltare a campana, scorre da una nave all'altra mentre alimenta le strutture lungo la lunghezza di un albero. I pori limitano anche la cavitazione, un processo mediante il quale le bolle d'aria possono crescere e diffondersi nello xilema, alla fine uccidendo un albero. I minuscoli pori dello xilema possono intrappolare le bolle, impedendo loro di diffondersi nel legno.

"Le piante hanno dovuto capire come filtrare le bolle ma consentire un facile flusso di linfa, " Karnik osserva. "È lo stesso problema con la filtrazione dell'acqua in cui vogliamo filtrare i microbi ma mantenere una portata elevata. Quindi è una bella coincidenza che i problemi siano simili".

vedere rosso

Per studiare il potenziale di filtraggio dell'acqua dell'alburno, i ricercatori hanno raccolto rami di pino bianco e strappato la corteccia esterna. Tagliano piccole sezioni di alburno che misurano circa un pollice di lunghezza e mezzo pollice di larghezza, e montati ciascuno in tubi di plastica, sigillato con resina epossidica e fissato con morsetti.

Prima di sperimentare con acqua contaminata, il gruppo ha utilizzato acqua mista a particelle di inchiostro rosso di dimensioni comprese tra 70 e 500 nanometri. Dopo che tutto il liquido è passato, i ricercatori hanno tagliato l'alburno a metà nel senso della lunghezza, e osservò che gran parte del colorante rosso era contenuto negli strati più alti del legno, mentre il filtrato, o acqua filtrata, era chiaro. Questo esperimento ha dimostrato che l'alburno è naturalmente in grado di filtrare le particelle più grandi di circa 70 nanometri.

Però, in un altro esperimento, il team ha scoperto che l'alburno non era in grado di separare le particelle di 20 nanometri dall'acqua, suggerendo che esiste un limite alla dimensione delle particelle che l'alburno di conifera può filtrare.

Scegliere la pianta giusta

Finalmente, la squadra scorreva inattivata, E. coli -acqua contaminata attraverso il filtro a legna. Quando hanno esaminato lo xilema al microscopio a fluorescenza, hanno visto che i batteri si erano accumulati attorno alle membrane delle fosse nei primi millimetri del legno. Contando le cellule batteriche nell'acqua filtrata, i ricercatori hanno scoperto che l'alburno era in grado di filtrare oltre il 99 percento di E. coli dall'acqua.

Karnik dice che probabilmente l'alburno può filtrare la maggior parte dei tipi di batteri, il più piccolo dei quali misura circa 200 nanometri. Però, il filtro probabilmente non è in grado di intrappolare la maggior parte dei virus, che sono di dimensioni molto inferiori.

Karnik afferma che il suo gruppo ora prevede di valutare il potenziale di filtraggio di altri tipi di alburno. Generalmente, gli alberi in fiore hanno pori più piccoli delle conifere, suggerendo che potrebbero essere in grado di filtrare particelle ancora più piccole. Però, i vasi negli alberi in fiore tendono ad essere molto più lunghi, che può essere meno pratico per la progettazione di un filtro dell'acqua compatto.

I progettisti interessati all'utilizzo dell'alburno come materiale filtrante dovranno anche trovare modi per mantenere umido il legno, o per asciugarlo mantenendo la funzione xilema. In altri esperimenti con alburno essiccato, Karnik scoprì che l'acqua non scorreva bene, o scorreva attraverso le crepe, ma non ha filtrato i contaminanti.

"C'è un'enorme variazione tra le piante, " Karnik dice. "Potrebbero esserci piante molto migliori là fuori che sono adatte a questo processo. Idealmente, un filtro sarebbe una sottile fetta di legno che potresti usare per qualche giorno, poi buttalo via e sostituiscilo quasi a costo zero. Sono ordini di grandezza più economici delle membrane di fascia alta sul mercato oggi".