Il sistema, sviluppato da ricercatori della Corea del Sud, rimuove le impurità dall'acqua salina integrando dissalazione ed elettrolisi dell'acqua in un unico processo, così da ridurre le perdite energetiche.
Un nuovo sistema di purificazione dell'acqua con recupero energetico, in grado di produrre contemporaneamente acqua purificata e idrogeno. Ad annunciare in una nota la nuova tecnologia, sviluppata dal team di ricerca guidato dal Professor Sung Jae Kim del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica, è la Seoul National University (SNU).
Nel dettaglio, continua la nota, il sistema rimuove le impurità dall'acqua salina riducendo al contempo gli ioni idrogeno all'elettrodo per generare gas idrogeno: così facendo, integra dissalazione ed elettrolisi dell'acqua in un unico processo, riducendo le perdite energetiche rispetto ai sistemi convenzionali di purificazione dell'acqua.
I dettagli del progetto
Progettato come unità compatta e modulare, si legge, il sistema consente una scalabilità flessibile attraverso l'assemblaggio di più moduli. La tecnologia risulta dunque utile in ambienti con risorse limitate, come veicoli spaziali, aree colpite da disastri e siti militari remoti, dove acqua pulita e approvvigionamento energetico sono scarsi.
Il paradosso, ha spiegato la SNU, è che se la purificazione dell'acqua richiede elettricità, la produzione di elettricità spesso richiede acqua. Per risolvere questo problema, il team ha sviluppato una piattaforma combinata per la produzione di acqua dolce e idrogeno basata sulla polarizzazione della concentrazione ionica (ICP), un fenomeno nanoelettrocinetico che consente la rimozione del sale e la generazione di idrogeno all'interno di un singolo modulo usando una membrana a scambio cationico.
Quando viene applicata corrente elettrica attraverso una membrana a scambio cationico (CEM), si legge, il sale e altri contaminanti vengono rimossi da un lato della membrana, producendo acqua purificata. Dall'altro lato, gli ioni idrogeno (H⁺) ricevono elettroni all'elettrodo e vengono ridotti a gas idrogeno (H₂).
Il sistema ha recuperato circa il 10% dell'energia elettrica utilizzata per la purificazione sotto forma di energia dell'idrogeno. Inoltre, il dispositivo produce costantemente acqua purificata anche da soluzioni ad alta salinità, dimostrando il suo potenziale per applicazioni in acqua di mare e acque altamente saline.
Inoltre, fa sapere la SNU, questa tecnologia è in grado di rimuovere non solo il sale ma anche metalli pesanti, particelle fini e contaminanti biologici, suggerendo un'ampia applicabilità in campi pratici come il risanamento ambientale, il trattamento dell'acqua e dispositivi biomedicali come i reni artificiali.
Le dichiarazioni
"Il significato chiave di questa ricerca è dimostrare un sistema in grado di affrontare simultaneamente le sfide legate all'acqua e all'energia, invece di trattarle separatamente. Prevediamo di ampliare ulteriormente il design modulare per implementazioni su larga scala, in modo che chiunque possa facilmente ottenere acqua ed energia anche in ambienti estremi", ha dichiarato Sung Jae Kim, professore e autore corrispondente dello studio.
"Questa è una delle prime dimostrazioni di tecnologia nanoelettrocinetica per la produzione simultanea di idrogeno e dissalazione, stabilendo una base per l'autosufficienza idrica ed energetica", ha aggiunto Sungjae Ha, co-autore corrispondente.
"Una scoperta importante di questa ricerca è che il trasporto ionico che avviene durante la purificazione può essere sfruttato per recuperare energia contemporaneamente. Questo lavoro apre la possibilità di purificatori su piccola scala che in parte si autoalimentano, segnando un punto di partenza per tecnologie sostenibili di nuova generazione che affrontano sia problemi ambientali sia carenze energetiche", ha osservato Jihee Park, prima autrice dello studio.
"Questo studio dimostra che le tecnologie microfluidiche basate su ICP possono essere estese a dispositivi mesoscopici con prestazioni operative verificate. L'integrazione della dissalazione e della produzione di idrogeno in un unico modulo mostra un forte potenziale per futuri sistemi di acqua ed energia deployabili sul campo", ha aggiunto Sehyuk Yoon, co-primo autore.
