La scarsità d’acqua è un problema sempre più diffuso. Entro il 2025, 230 milioni di persone soffriranno di carenza idrica e fino a 460 milioni di africani saranno colpiti da stress idrico.
Come sapete, l’acqua copre il 70% del globo. Quella dolce, però, scarseggia. Per questo è talvolta necessario un processo di desalinizzazione per trattare l’acqua salata. Circa la metà dell’acqua fornita all’impianto di desalinizzazione viene convertita in acqua potabile.
La desalinizzazione è una tecnica nota per produrre acqua potabile, ma i processi tradizionali sono poco efficienti e dispendiosi sul piano energetico.
Come risolvere il problema?
Se avete mai usato una padella antiaderente con rivestimento in teflon, probabilmente avete visto i cibi umidi scivolare via facilmente. Il teflon è un composto contenente fluoro altamente idrofobico e idrorepellente: può essere utilizzato anche per rivestire le tubature, consentendo un più facile flusso dell’acqua.
Yoshimitsu Ito del Dipartimento di Chimica e Biotecnologia dell’Università di Tokyo e i suoi colleghi sono stati incuriositi da questo comportamento. Di conseguenza, hanno iniziato ad indagare il comportamento nei condotti rivestiti con fluoro su scale (e nanoscale) diverse.
“Volevamo sapere se i nanocanali fluorurati sono in grado di filtrare selettivamente particolari sostanze chimiche, in particolare acqua e sali. Dopo alcune simulazioni avanzate al computer abbiamo deciso che valeva la pena creare un campione funzionante”, afferma Ito.
Una membrana rivoluzionaria
Oggi ci sono due modi principali per dissalare l’acqua. Uno è usare il calore per far evaporare l’acqua salata e condensarla come acqua pura. L’altro è usare la pressione per forzare l’acqua salata in una membrana che blocca il sale. Entrambi i metodi, come detto, richiedono molta energia.
Nello studio di Ito e colleghi (che vi linko qui) i risultati suggeriscono che i nanotubi di fluoro richiedono pochissima energia e presentano altri vantaggi.
I ricercatori hanno creato membrane filtranti di prova producendo chimicamente anelli nanoscopici di fluoro di diverse dimensioni. Sono arrivati a testare anelli di dimensioni pari a 1-2 nanometri (la larghezza dei capelli umani è di 100.000 nanometri) e a valutarne l’efficacia.
Acqua salata depurata super velocemente
“È stato emozionante vedere i risultati. I nostri canali di prova sono un enorme miglioramento rispetto ai filtri tradizionali. E sono migliaia di volte (fino a 2400 volte) più veloci dei tipici dispositivi industriali.”
Sul piano economico, però, ancora non ci siamo.
I prossimi passi? Riuscire a trasferire questa produzione in nanoscala a dimensioni più ampie. In pochi anni, afferma Ito, potremmo avere membrane filtranti dal diametro di circa 1 metro.
E non solo per l’acqua salata: un metodo del genere potrebbe funzionare anche per filtrare (e abbattere) le emissioni di anidride carbonica e altri rifiuti industriali.
