Sebbene le alluvioni che hanno colpito il nostro paese negli ultimi giorni possano farlo dimenticare, la siccità negli ultimi anni è stata sempre più intensa, sia in Italia che altrove. I periodi siccitosi sono destinati in generale ad aumentare, e con essi la domanda di acqua dolce, sia per uso umano che per l’agricoltura; la ricerca di sistemi efficienti di desalinizzazione, pertanto, è più che mai indispensabile. I sistemi di desalinizzazione termica funzionano riscaldando l’acqua salata e quindi condensando il vapore risultante per ottenere acqua dolce. L’energia richiesta proviene dalle fonti usuali, oppure direttamente dal riscaldamento solare di serbatoi da cui l’acqua salata evapora, per poi condensare il vapore su un tetto trasparente. Tuttavia, durante la condensazione, sul tetto si forma un sottile strato d’acqua che riduce la quantità di energia solare che può penetrare nel serbatoio, e così l’efficienza del sistema crolla, a meno di una continua e impegnativa manutenzione. Per risolvere questo problema e migliorare l’efficienza dei desalinizzatori ad energia solare, un gruppo di ricercatori indiani ha sviluppato un nuovo sistema, pubblicando poi i suoi risultati su una rivista scientifica specializzata.

Il nuovo sistema comprende un serbatoio di acqua salina, un evaporatore e un condensatore racchiusi all’interno di una camera isolante per evitare dispersioni di calore nell’aria ambiente. L’evaporazione avviene utilizzando l’energia solare termica che scalda un piccolo volume di acqua assorbita in appositi pannelli di alluminio con una superficie ruvida, su cui l’acqua salata risale dal serbatoio formando uno strato sottile. L’assorbimento del liquido nell’evaporatore sfrutta l’effetto capillare dei materiali microstrutturati, che consente ai liquidi di essere aspirati in spazi ristretti di un materiale poroso, proprio come l’acqua viene assorbita da una spugna. Utilizzando questo approccio, si ottiene un notevole aumento di efficienza complessivo, perché non è necessario portare a temperatura l’intero volume di liquido nel serbatoio, dotato di maggiore inerzia termica. Le scanalature e la porosità della struttura dell’evaporatore sono state ottimizzate, cercando un disegno che aumentasse al massimo l’efficienza, cioè che consentisse di ottenere un film sottile di acqua e di farla evaporare il più rapidamente possibile.

Oltre che sugli elementi evaporatori, il gruppo di ricerca ha anche escogitato una notevole miglioria nei condensatori. Per prevenire la formazione del film sottile di acqua durante la condensazione, come nei desalinizzatori solari tradizionali, i ricercatori hanno fabbricato un condensatore con superfici molto idrofile alternate a superfici meno idrofile. Per capirci, una superficie cerosa è poco idrofila, e l’acqua tende a scorrere su di essa, mentre una poniamo di carta è molto idrofila, e l’acqua vi si assorbe bene. Nel condensatore progettato dai ricercatori, le goccioline d’acqua che si condensano sulle regioni meno idrofile scorrono naturalmente verso le regioni più idrofile. Ciò consente alle superfici meno idrofile di liberarsi continuamente dalla condensa, così rendendo continuamente disponibile nuova superficie per la formazione di ulteriore condensa, senza perdere efficienza come nei condensatori dei desalinizzatori solari oggi usati.

Infine, i ricercatori hanno lavorato sul miglioramento di un ulteriore parametro del loro impianto sperimentale, ovvero sulla dispersione termica dovuta alla condensazione. Durante la condensazione, parte del calore assorbito dal vapore d’acqua viene disperso nell’atmosfera. I ricercatori hanno progettato il sistema in modo tale che anche questo calore rilasciato durante la condensazione venga intrappolato e utilizzato per riscaldare l’acqua salata imbibita in un evaporatore, il che riduce la quantità di energia solare necessaria e aumenta l’efficienza complessiva. A questo punto, il gruppo di ricerca ha collegato in serie più coppie evaporatore-condensatore, ottenendo un sistema di desalinizzazione solare a multistadio. Questo sistema, per ciascun metro quadrato occupato, ha mostrato la capacità di produrre un litro di acqua potabile ogni 30 minuti, almeno il doppio di quella prodotta da un distillatore solare tradizionale delle stesse dimensioni nelle stesse condizioni di illuminazione. Naturalmente, oltre che con acqua di mare, il sistema può funzionare anche con acqua di falda contenente sali disciolti, con acqua salmastra o con acqua comunque non potabile, e può essere orientato al meglio per ricevere il massimo irraggiamento possibile durante il procedere del giorno. Il prototipo realizzato ha dimostrato, una volta di più, che dalla ricerca possono essere prodotte soluzioni intelligenti e a basso costo per alcuni fra i più impellenti problemi che abbiamo davanti; naturalmente, tuttavia, una cosa è dimostrare il funzionamento di buone idee, altra è arrivare alla loro industrializzazione e produzione in scala, perché si passi da un’ottima intuizione ad una reale soluzione pratica. Per quest’ultimo processo, servono politica, economia e finanza; le quali di recente, e fin troppo spesso, quando la scienza parla, non ascoltano e guardano altrove.