WATER PRODUCTION FROM AIR WITH SOLAR ENERGY

IL 95% delle tecnologie che generano acqua a partire dal vapore atmosferico è costituito da sistemi frigoriferi a compressione di vapore.

Queste condensano il vapore acqueo contenuto nell’atmosfera raffreddando l’aria fino al punto di rugiada. Nei climi secchi, caratterizzati da temperature ambiente da 30-45°C, le temperature di rugiada sono comprese 0-10°C. L’utilizzo di macchine frigorifere che operino in questi range comporta considerevoli consumi energetici, nonché la disponibilità di energia elettrica, difficilmente garantita in contesti remoti. La capacità di produrre acqua  tramite queste tecnologie è estremamente influenzata dalle condizioni climatiche di operazione.

Il restante 5% delle tecnologie sfruttano invece materiali igroscopici che spontaneamente assorbono il vapore e successivamente lo rilasciano per condensarlo tramite dei processi di rigenerazione reversibile operata attraverso energia termica. I materiali igroscopici attualmente utilizzati hanno limitate capacità di assorbimento del vapore, ed inoltre l’energia termica necessaria alla loro rigenerazione deve essere fornita a temperature elevate. Questo limita l’applicazione di energie povere, come quella solare o i cascami termici dei processi industriali, fondamentali per limitare il costo al litro dell’acqua prodotta.

Il sistema oggetto dell’invenzione è stato già ampiamente testato nei laboratori del Dipartimento Energia del Politecnico di Torino, dando conferma delle caratteristiche di efficienza migliori rispetto al panorama accademico esistente. Una soluzione alimentata ad energia solare è stata testata in ambiente esterno utilizzando del materiale adsorbente commerciale (silica gel). Le prestazioni in ambiente operativo hanno dato una producibilità di circa 50 litri/m3 ed un TRL pari 7. La ricerca in collaborazione con la Princeton University ha permesso lo sviluppo di un nuovo scambiatore adsorbente basato su un biopolimero derivato dall’alga bruna, aumentando la densità di acqua catturabile. Sulla base di questa collaborazione, dal 2019 ad oggi, è stata sviluppata dell’ulteriore proprietà intellettuale in fase di deposito, con obbiettivi di producibilità fino a 200-300 litri/m3.

Il potenziale prodotto finale sarà quindi un dispositivo per la produzione di acqua potabile, le cui proprietà organolettiche potranno essere customizzate, un ingombro non superiore ai 10 Litri ed un consumo energetico massimo di 2oo Wh/L, con una producibilità giornaliera fino ai 30 litri al giorno.

Lo sviluppo applicativo del brevetto avverrà all’interno della startup Aquaseek, spinoff del Politecnico di Torino e della Princeton University. Si prevede di realizzare alcuni demo da installare in contesti specifici, al fine di diffondere la tecnologia e, soprattutto, di ottenere feed-back dagli utenti sulla utilizzazione. Tra i primi contesti selezionati: zone densamente urbanizzate con scarsità d’acqua, isole minori, zone aride. Questi demo saranno installati in collaborazione con sviluppatori immobiliari, con enti pubblici e con aziende partner, identificati come possibili early adopters e potenziali partner strategici. Ci si aspetta di contribuire ad una più equa distribuzione della risorsa acqua, portandola a fasce di popolazione deboli in aree con scarsità. Inoltre, in alcune aree del mondo la disponibilità abbondante e sicura di acqua pulita avrà un impatto molto significativo sulle condizioni igieniche nelle strutture sanitarie. Oltre a questi aspetti socio-economici, i sistemi di atmospheric water harvesting alimentati da fondi rinnovabili costituiscono una sorgente totalmente rispettosa dell’ambiente naturale, non avendo né sottoprodotti da smaltire (come per esempio la desalinazione per osmosi) né necessitando di energia fossile per il loro funzionamento.