Dispositivo a energia solare produce acqua e carburante

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tradotto da nogeoingegneria.com

I ricercatori hanno sviluppato un dispositivo galleggiante a energia solare in grado di trasformare l’acqua contaminata o l’acqua di mare in combustibile a idrogeno pulito e acqua purificata, in qualsiasi parte del mondo.

Il dispositivo, sviluppato dai ricercatori dell’Università di Cambridge, potrebbe essere utile in ambienti con risorse limitate o off-grid, poiché funziona con qualsiasi fonte d’acqua libera e non richiede alcuna alimentazione esterna.

Si ispira alla fotosintesi, il processo mediante il quale le piante convertono la luce solare in cibo. Tuttavia, a differenza delle versioni precedenti della “foglia artificiale”, che poteva produrre idrogeno verde da fonti di acqua pulita, questo nuovo dispositivo funziona da fonti inquinate o di acqua di mare e può produrre allo stesso tempo acqua potabile pulita.

I test del dispositivo hanno dimostrato che è in grado di produrre acqua pulita da acque altamente inquinate, acqua di mare e persino dal fiume Cam nel centro di Cambridge. I risultati sono riportati sulla rivista Nature Water.

“Riunire la produzione di combustibili solari e la purificazione dell’acqua in un unico dispositivo è complicato”, ha affermato il dottor Chanon Pornrungroj del Dipartimento di Chimica Yusuf Hamied di Cambridge, co-autore principale dell’articolo. “La scissione dell’acqua azionata dal sole, in cui le molecole d’acqua vengono scomposte in idrogeno e ossigeno, deve iniziare con acqua totalmente pura perché qualsiasi contaminante può avvelenare il catalizzatore o causare reazioni chimiche collaterali indesiderate”.

“Nelle regioni remote o in via di sviluppo, dove l’acqua pulita è relativamente scarsa e le infrastrutture necessarie per la purificazione dell’acqua non sono prontamente disponibili, la suddivisione dell’acqua è estremamente difficile”, ha affermato il co-autore principale Ariffin Mohamad Annuar. “Un dispositivo che potrebbe funzionare utilizzando acqua contaminata potrebbe risolvere due problemi contemporaneamente: potrebbe dividere l’acqua per produrre carburante pulito e potrebbe produrre acqua potabile pulita”.

Pornrungroj e Mohamad Annuar, entrambi membri del gruppo di ricerca del professor Erwin Reisner, hanno ideato un progetto che fa proprio questo. Hanno depositato un fotocatalizzatore su una rete di carbonio nanostrutturata che è un buon assorbitore sia di luce che di calore, generando il vapore acqueo utilizzato dal fotocatalizzatore per creare idrogeno. La rete porosa di carbonio, trattata per respingere l’acqua, serviva sia ad aiutare il fotocatalizzatore a galleggiare sia a tenerlo lontano dall’acqua sottostante, in modo che i contaminanti non interferissero con la sua funzionalità.

Inoltre, il nuovo dispositivo utilizza più energia solare. “Il processo basato sulla luce per produrre combustibili solari utilizza solo una piccola parte dello spettro solare: gran parte dello spettro rimane inutilizzato”, ha affermato Mohamad Annuar.

Il team ha utilizzato uno strato bianco che assorbe i raggi UV sopra il dispositivo galleggiante per la produzione di idrogeno tramite la scissione dell’acqua. Il resto della luce nello spettro solare viene trasmessa alla parte inferiore del dispositivo, che vaporizza l’acqua.

“In questo modo utilizziamo meglio la luce: otteniamo il vapore per la produzione di idrogeno e il resto è vapore acqueo”, ha affermato Pornrungroj. “In questo modo stiamo davvero imitando una foglia vera, poiché ora siamo in grado di incorporare il processo di traspirazione”.

Un dispositivo in grado di produrre contemporaneamente carburante e acqua puliti utilizzando la sola energia solare potrebbe aiutare ad affrontare la crisi energetica e idrica che affliggono così tante parti del mondo. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, ad esempio, l’inquinamento dell’aria interna causato dalla cucina con combustibili “sporchi”, come il cherosene, è responsabile di oltre tre milioni di morti ogni anno. Cucinare con idrogeno verde potrebbe invece contribuire a ridurre significativamente tale numero. E 1.8 miliardi di persone in tutto il mondo non hanno ancora acqua potabile sicura in casa.

“Il design è anche molto semplice: in pochi passaggi possiamo costruire un dispositivo che funziona bene con l’acqua proveniente da un’ampia varietà di fonti”, ha affermato Mohamad Annuar.

“È molto tollerante agli agenti inquinanti e il design galleggiante consente al substrato di funzionare in acque molto torbide o fangose”, ha affermato Pornrungroj. “È un sistema altamente versatile”.

“Il nostro dispositivo è ancora una prova di principio, ma questo è il tipo di soluzioni di cui avremo bisogno se vogliamo sviluppare un’economia veramente circolare e un futuro sostenibile”, ha affermato Reisner, che ha guidato la ricerca. “La crisi climatica e le questioni legate all’inquinamento e alla salute sono strettamente correlate, e lo sviluppo di un approccio che possa aiutare ad affrontare entrambi sarebbe un punto di svolta per così tante persone”.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Nature Water (qui)

Anche altrove si sta lavorando in questa direzione e Bill Gates, come sempre, è in prima linea. Un professore del Caltech spera di trasformare la luce solare in carburante per alimentare le nostre auto, i treni e gli aeroplani. Gates è andato a trovarlo.
Sconfiggere la natura nella sua stessa maniera | Bill Gates

Di una ricerca simile si parlava già nel 2013, che in questo caso ad Harvard è stata finanziata dalla National Science Foundation, dal Dipartimento dell’Energia e dall’Air Force Office of Scientific Research.
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Fonte originale: https://www.shunlongwei.com/it/solar-powered-device-produces-clean-water-and-clean-fuel-at-the-same-time/

Traduzione: https://www.nogeoingegneria.com/motivazioni/aria-acqua/un-dispositivo-ad-energia-solare-produce-acqua-pulita-e-carburante-pulito-allo-stesso-tempo/