Estrarre l’acqua dall’aria, anche nel deserto. Si può fare

Per combattere la crisi idrica la desalinizzazione è la pratica più sviluppata ma oltre a essere realizzabile soltanto nelle aree costiere, secondo il gruppo di scienziati IPCC va usata con cautela perché nonostante aumenti la disponibilità delle risorse idriche è estremamente energivora.

Meglio, si direbbe molto meglio, allora, la generazione diretta di acqua dolce dall’umidità atmosferica, addirittura dall’aria secca del deserto, già realtà dopo la riuscita dimostrazione dell’efficienza delle strutture metallorganiche (MOF, per la definizione in inglese, metal-organic framework) per catturare l’umidità e, attraverso la condensazione e la raccolta, l’ottenimento dell’acqua potabile.

Questa tecnologia, presentata nel 2017 dai chimici dell’Università della California Berkley, guidati da Omar Yaghi, nel tempo è migliorata per essere immessa nel mercato.

Il MOF è un nuovo materiale sviluppato e testato oltre dai chimici della Berkley dai ricercatori del MIT. È costituito da molecole che creano una superficie estremamente porosa. Di struttura metallico organica, dicevamo, il MOF può essere realizzato con diversi materiali compresi quelli particolarmente idrofili, ossia in grado di legarsi con l’acqua presente nell’aria anche se in piccole quantità e di trattenerla.

Secondo il materiale usato è possibile modificare la dimensione dei pori che trattengono il liquido e secondo il metallo utilizzato viene attratto un tipo specifico di fluido.  Pertanto è possibile adattare il MOF all’uso desiderato: nel 2018 informava il sito hdblog.it che erano state testate “oltre 30 varianti di MOF, alcune delle quali hanno il potere di trattenere gas pericolosi”.

Mentre durante la dimostrazione del MOF utilizzato per attrarre l’acqua è stato verificato che il materiale non interferisce con il liquido, vale a dire non lo contamina. L’esperimento descrive l’acqua assorbita nel corso della notte e un chilo di MOF capace di trattenere 250 ml nell’arco di 12 ore. Al mattino i raggi solari condensano il liquido trattenuto che potrà così essere raccolto più facilmente.

L’atmosfera è ricca d’acqua: si stima che ci ne siano 13 mila milioni di milioni di litri sotto forma di vapore o goccioline anche nelle zone desertiche a bassa umidità (35% durante la notte, dal 5 al 7% nelle ore diurne).

Nel 2019 l’articolo su ACS Central Science riferiva sui miglioramenti che gruppo di Berkely aveva compiuto alla struttura del proprio MOF per assicurarlo al mercato, attraverso un dispositivo di piccolo formato ma capace di estrarre 1,3 litri d’acqua dall’aria per ogni chilogrammo di MOF impiegato.

In quell’occasione Omar Yaghi  spiegava: “È noto che per condensare l’acqua dall’aria a bassa umidità – meno del 40 percento di umidità relativa – è necessario raffreddare l’aria a zero gradi Celsius, il che non è pratico. Con il nostro dispositivo, lo possiamo fare senza necessita di tale raffreddamento; non esiste altro materiale in grado di compiere una cosa simile”.

Successivamente per lo sviluppo di un dispositivo ancora più efficiente il gruppo di ricerca pioniere (Yaghi studia i MOF dagli anni Novanta) ha ricevuto il supporto finanziario iniziale di 5,4 milioni di dollari dal programma statunitense Atmospheric Water Extraction della DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) e l’ affiancamento dei chimici della General Electric e dei team dell’Università del South Alabama, con a capo l’ingegnere chimico Grant Glover, e dell’ateneo di Chicago guidato dalla chimica teorica Laura Gagliardi.

I maggiori risultati ottenuti con la tecnologia MOF sono stati pubblicati sulle riviste scientifiche Nature e Science.

Immagine: a destra il chimico Omar Yaghi che studia i MOF dagli anni Novanta