Sfruttare fonti d’acqua non potabile
Ora, i ricercatori di Nano Letters hanno sviluppato un generatore di vapore a base di legno che, con l’aiuto di nanomateriali prodotti da batteri, sfrutta l’energia solare per purificare l’acqua. Un generatore di vapore solare ha uno strato superiore (nero) di nanotubi di carbonio che assorbono la luce, uno strato intermedio (grigio) di bolle di vetro termoisolante e uno strato inferiore (marrone) di legno che trasporta l’acqua.
Un generatore di vapore solare è un dispositivo che utilizza l’abbondante energia del sole per separare l’acqua pura dai suoi contaminanti mediante evaporazione. Sono sviluppate molte versioni diverse di questi dispositivi, con diverse efficienze. Un dispositivo che purifica l’acqua non potabile aiutera tutte quelle popolazioni dove la fonte d’acqua è quella dei fiumi, laghi o mari.
Verso un futuro sostenibile
Per progettare migliori generatori di vapore solare, i ricercatori devono trovare il modo di migliorare l’assorbimento della luce, la gestione del calore, il trasporto dell’acqua e l’evaporazione. Shu-Hong Yu e i colleghi dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina hanno voluto combinare tutti e quattro i miglioramenti in un unico dispositivo. Si sceglie il legno come base del loro generatore. Questo per la sostenibilità e la sua struttura porosa, che permette un rapido trasporto dell’acqua.
I ricercatori hanno realizzato il loro dispositivo con l’aiuto di batteri che producevano nanofibre di cellulosa lunghe, che legavano tra loro gli strati del dispositivo. Il team ha aggiunto i batteri alla superficie di un blocco di legno e li ha lasciati fermentare. Poi, hanno spruzzato un aerosol di bolle di vetro – piccole sfere cave che forniscono un eccellente isolamento termico – sulla superficie.
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Un processo che sfrutta le nanofibre prodotte dai batteri
Le bolle di vetro si sono incastrate nelle nanofibre di cellulosa prodotte dai batteri, formando un idrogel. Infine, i ricercatori aggiungono nanotubi di carbonio, che sono aggrovigliati con le nanofibre di cellulosa. Ciò forma uno strato superiore che assorbe la luce e che evapora l’acqua. Il dispositivo funziona trasportando l’acqua verso l’alto attraverso il legno fino allo strato che assorbe la luce, che si riscalda dal sole.
L’acqua evapora e il vapore viene raccolto e condensato per produrre acqua pura. Lo strato isolante di bolle di vetro impedisce che il calore venga trasferito verso il basso attraverso il dispositivo e che vada perso, e le strutture in scala nanometrica riducono l’energia necessaria per la vaporizzazione dell’acqua. Di conseguenza, il nuovo dispositivo ha un tasso di evaporazione e un’efficienza maggiore rispetto alla maggior parte dei generatori di vapore solare esistenti.
