Il Sole da bere ! Energia solare per l’acqua potabile

Titolo del progetto di ricerca

NANOSTEP - NANOfluid-based Solar absorption for Thermal Energy and water Purification

Area scientifica

Simulazioni di dinamiche molecolari, Nanofluidi, Energia solare

Coordinatore del progetto

Pietro Asinari

Abstract 

Quasi un miliardo di persone nel mondo non ha accesso all'acqua potabile: un problema sanitario, sociale e politico enorme. La nostra ricerca si prefigge di investigare l’uso dell’energia solare per mitigare questo problema, anche in regioni remote senza accesso alla rete elettrica.

Descrizione del progetto di ricerca 

Il nostro approccio consiste nell’utilizzare l'energia del Sole, concentrata mediante opportuni specchi, per dissalare e purificare l'acqua, rendendola potabile.

L'idea chiave è di aggiungere all'acqua, che viene fatta transitare nel fuoco degli specchi, delle opportune particelle per assorbire direttamente la radiazione solare. Queste particelle possono essere microscopiche e completamente naturali, oppure nanoparticelle progettate mediante tecniche di simulazione numerica molecolare. In entrambi i casi, lo scopo è di avere il migliore assorbimento diretto dell’energia possibile. L'assorbimento diretto dell'energia del Sole consente un'elevata efficienza nell'evaporare l'acqua e nell'indurre processi anti-batterici naturali, garantendo così la potabilità dell'acqua. Tutte le particelle che valutiamo sono facilmente estraibili dall’acqua resa potabile alla fine del processo, garantendo la sostenibilità ambientale del nostro approccio.

In alcune regioni del Mondo, nonostante l’abbondanza della risorsa solare, la disponibilità locale di tecnologia non è tale da garantire l’adeguata manutenzione dei nostri sistemi per la concentrazione solare. Pertanto, in questi casi, ci accontentiamo di utilizzare del calore di scarto prodotto da generatori elettrici ausiliari, installati presso le strutture sanitarie di emergenza (e.g. Medici Senza Frontiere). A questo scopo, abbiamo sviluppato un prototipo di dissalatore compatto e puramente meccanico.

Impatto sulla società 

Lo scarso accesso all’acqua potabile è un problema sanitario e sociale enorme, perché riguarda circa una persona su nove nel Mondo. Inoltre è spesso fonte di conflitti internazionali (es. tra Pakistan ed India) ed è anche intimamente connesso con il problema dell’approvvigionamento energetico. La dissalazione è infatti un processo molto energivoro. L’uso di tecnologie rinnovabili semplici e robuste, che offrono anche opportunità imprenditoriali alle popolazioni locali, rappresentano una grande opportunità per cercare di mitigare questo problema.

Risultati della ricerca

Il progetto Nanostep ha sviluppato e testato un dissalatore solare passivo multistadio e a basso costo, dove la gestione efficiente dell’energia solare porta a un significativo miglioramento delle prestazioni. Il progetto ha dimostrato sperimentalmente la possibilità di distillare quasi 3 litri al metro quadro e all’ora a partire da acqua di mare, utilizzando energia da radiazione solare pari a meno di 1 Kw al metro quadro. Questa resa è doppia rispetto a quella di qualunque altro dispositivo presentato nella letteratura scientifica.

In particolare:

  • 1 pubblicazione su Nature Sustainability
  • 3 brevetti
  • Nuove collaborazioni con Università, tra cui MIT e EPFL
  • Partecipazione a 1 nuovo progetto Horizon2020 (OYSTER) come partner
  • Presentazioni su invito a conferenze internazionali

Gruppo di lavoro 

Al Politecnico di Torino: multi-Scale ModeLing Laboratory - SMaLL

Eliodoro Chiavazzo, ricercatore

Matteo Fasano, Post-doc

Annalisa Cardellini, Matteo Morciano and Luigi Ventola, dottorandi

Collaborazioni internazionali

Massachusetts Institute of Technology (USA), Princeton University (USA) and Imperial College (UK).

Collaborazioni nazionali

Università di Brescia, Istituto Nazionale di Ottica (INO) and ENEA.

  • Budget: 150.000
  • Data inizio: 15/12/2015
  • Data fine: 14/12/2017