Un dispositivo solare estrae 1.000 litri d’acqua al giorno dall’aria

Materiali ultra-porosi e sole permettono di trasformare l’umidità atmosferica in risorsa idrica per comunità isolate e regioni aride

La crisi dell’acqua sta diventando una delle sfide più urgenti del nostro tempo. Temperature in aumento, periodi di siccità più lunghi e una domanda crescente stanno mettendo sotto pressione molte risorse idriche del pianeta. Oggi miliardi di persone vivono già in territori dove l’accesso all’acqua potabile rappresenta un problema quotidiano.

Negli ultimi anni diversi scienziati e piccole start-up hanno presentato macchine in grado di estrarre l’acqua direttamente dall’aria, ma solitamente i quantitativi sono insufficienti per un utilizzo reale. Un’equipe di ricercatori guidati dal chimico Omar Yaghi, dell’Università della California a Berkeley potrebbe aver superato i limiti, grazie a materiali ultra-porosi alimentati dall’energia solare. Trasformare l’umidità atmosferica in acqua potabile disponibile localmente, potrebbe migliorare la vita per milioni di persone, spezzando per sempre la dipendere da falde, fiumi o infrastrutture idriche complesse.

Nei progetti più avanzati questa tecnologia potrebbe arrivare a produrre fino a 1.000 litri di acqua al giorno, una quantità sufficiente per sostenere il fabbisogno idrico di piccoli villaggi o comunità isolate nelle regioni desertiche.

Come i materiali MOF catturano il vapore acqueo

Per comprendere il funzionamento del sistema bisogna partire da un fatto poco intuitivo: anche nei deserti l’aria contiene vapore acqueo. La vera sfida consiste nel riuscire a catturarlo e trasformarlo in acqua liquida. Il cuore della tecnologia è rappresentato dai Metal-Organic Frameworks (MOF), materiali avanzati progettati per intrappolare molecole all’interno di strutture tridimensionali estremamente porose.

La loro architettura crea una rete di cavità microscopiche che genera una superficie interna gigantesca. Un solo grammo di MOF può arrivare ad avere una superficie equivalente a diversi campi da calcio. Questa caratteristica permette al materiale di comportarsi come una spugna molecolare, capace di trattenere l’umidità presente nell’atmosfera anche quando i livelli risultano molto bassi. Alcuni prototipi funzionano infatti con umidità attorno al 20% o persino inferiore, condizioni tipiche delle aree desertiche.

Il ciclo solare che trasforma l’aria in acqua

Il processo sfrutta un meccanismo sorprendentemente semplice. Durante le ore più fresche della giornata il materiale assorbe il vapore acqueo presente nell’aria. Quando il sole riscalda il dispositivo, il calore provoca il rilascio dell’acqua intrappolata nei pori del materiale. Il vapore liberato viene poi convogliato verso una superficie più fredda dove si condensa, formando gocce di acqua liquida.

Questo principio appartiene alla famiglia delle tecnologie di Atmospheric Water Harvesting, sistemi progettati per recuperare acqua direttamente dall’atmosfera.

Il vantaggio principale riguarda l’energia necessaria. Molti generatori di acqua atmosferica disponibili oggi utilizzano sistemi di raffreddamento energivori. Il dispositivo basato sui MOF sfrutta invece l’energia solare per attivare il ciclo di rilascio dell’acqua. Il risultato è un sistema che può funzionare anche completamente fuori rete, senza elettricità e senza infrastrutture energetiche complesse.

Dai primi prototipi ai sistemi da 1.000 litri al giorno

I primi esperimenti sono stati condotti con prototipi relativamente piccoli. Alcuni dispositivi di laboratorio riuscivano a produrre circa 285 grammi di acqua al giorno, mentre configurazioni più evolute hanno raggiunto valori attorno a 2,8 litri per chilogrammo di materiale MOF utilizzato. Questi risultati hanno dimostrato un punto fondamentale: estrarre acqua dall’aria del deserto è realmente possibile.

I test sul campo sono stati condotti anche nella Death Valley, uno degli ambienti più caldi e secchi del Nord America. Le condizioni estreme di questa regione rappresentano un banco di prova ideale per tecnologie destinate alle aree aride del pianeta. Negli ultimi anni la ricerca ha iniziato a lavorare su sistemi molto più grandi. Alcuni progetti sperimentali immaginano dispositivi delle dimensioni di un container marittimo, capaci di produrre fino a 1.000 litri di acqua al giorno.

Una quantità di questo tipo permetterebbe di rifornire piccoli villaggi, basi scientifiche o comunità rurali isolate.

Il ruolo del chimico Omar Yaghi

Dietro questa innovazione c’è il lavoro del chimico Omar Yaghi, uno dei pionieri della cosiddetta reticular chemistry, disciplina che studia la progettazione di strutture molecolari reticolari. La sua ricerca ha portato allo sviluppo di numerosi materiali porosi avanzati, progettati per catturare specifiche molecole come acqua o anidride carbonica.

“La nostra visione è creare sistemi capaci di produrre acqua ovunque nel mondo”, ha spiegato Yaghi in diverse presentazioni scientifiche dedicate alla tecnologia.

La spinta verso questa ricerca nasce anche da un’esperienza personale. Yaghi è cresciuto in Giordania, una regione dove l’acqua rappresenta una risorsa limitata. Questa esperienza ha contribuito a orientare parte del suo lavoro verso soluzioni tecnologiche per la sicurezza idrica globale. Per trasformare queste scoperte in applicazioni concrete è stata fondata anche la startup Atoco, impegnata nello sviluppo industriale dei materiali MOF e nella realizzazione di sistemi di raccolta dell’acqua atmosferica.

Una tecnologia che potrebbe cambiare la gestione dell’acqua

Secondo diverse stime internazionali oltre due miliardi di persone vivono in regioni dove l’accesso all’acqua potabile rimane incerto o limitato. Il cambiamento climatico e la crescita della popolazione stanno intensificando questa pressione sulle risorse idriche.

Tecnologie come quella basata sui MOF aprono uno scenario diverso: produrre acqua direttamente dove serve, sfruttando una risorsa presente ovunque nell’atmosfera.

Se la produzione industriale dei materiali riuscirà a ridurre i costi e aumentare la disponibilità dei sistemi, questa tecnologia potrebbe diventare una nuova infrastruttura idrica distribuita. Villaggi nel deserto, comunità rurali e strutture isolate potrebbero generare la propria acqua sfruttando sole e aria, due risorse praticamente inesauribili.

A cura della Redazione GTNews

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Roberto Zonca

Roberto Zonca è giornalista professionista, attivo nell’informazione digitale dal 2000. Ha lavorato per oltre venticinque anni nella redazione di Tiscali News, testata considerata tra le esperienze storiche del giornalismo online italiano, nata nella stagione pionieristica del web e cresciuta insieme alla trasformazione digitale del Paese. Oggi dirige GiornaleTecnologico.net.