Gli USA investono 100 milioni di dollari per la ricerca in campo di dissalazione

Un progetto quinquennale della National Alliance for Water Innovation (NAWI) finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.

5 Dicembre 2019

Un obiettivo ambizioso: quello di rendere disponibili entro 10 anni tecnologie in grado di riutilizzare il 90% delle fonti d’acqua non tradizionali (quali le acque saline o reflue) allo stesso costo e con la stessa efficienza energetica delle fonti d'acqua tradizionali. Per raggiungerlo il Dipartimento dell’Energia ha finanziato con 100 milioni di dollari un consorzio formato da 19 Università, 10 partner industriali e 4 laboratori del Dipartimento dell’Energia. Il consorzio ha il proprio headquarter presso il Lawrence Berkeley National Laboratory (noto anche come Berkeley Lab), uno dei centri di ricerca scientifica più prestigiosi al mondo, i cui scienziati hanno ricevuto 13 premi Nobel.

«(Questo finanziamento è) il più grande investimento federale a favore della ricerca sull'acqua dai tempi dell’amministrazione Kennedy», ha affermato Peter Fiske, ricercatore e direttore del Water-Energy Resilience Research Institute (WERRI, in un articolo pubblicato sul sito del The Daily Californian. «(Esso) ci dà la possibilità di ripensare in che modo erogare le risorse idriche nel ventunesimo secolo».

Per offrire nuove fonti idriche è necessario cambiare il paradigma con cui fino a oggi è stato affrontato il problema del riciclo e della dissalazione dell’acqua. Gli scienziati coinvolti nel progetto stanno infatti pensando a tecnologie che consentano il trattamento delle acque non in grandi impianti e su vasta scala, come è avvenuto fino a oggi, ma con soluzioni modulari, prefabbricate e prodotte in serie che permettano utilizzi locali e flessibili, piccoli impianti in grado di estrarre acqua potabile da fonti poco utilizzate quali acque sotterranee salmastre, salamoie (acque altamente concentrate con composti salini), impianti che usano e disperdono grandi quantità d’acqua, come le aziende petrolifere, le cartiere, le aziende alimentari.

La vera sfida è però quella di consumare meno energia nei processi produttivi. Oggi infatti la tecnologia di dissalazione più usata è l’osmosi inversa, dispendiosa a livello energetico. Come ha dichiarato Fiske nel comunicato stampa di presentazione del progetto: «Siamo entusiasti di lanciare una nuova era nella ricerca sulla desalinizzazione, non solo per ridurre i costi e l'energia utilizzata nella desalinizzazione dell'acqua di mare, ma per consentire la desalinizzazione a basso costo e il riutilizzo da altre fonti d'acqua che abbiamo precedentemente ignorato o scartato perché i costi di trattamento erano troppo alti».

Su questi temi ricercatori e scienziati del Water-Energy Resilience Research Institute stanno lavorando da tempo per proporre soluzioni chiavi in mano per applicazioni di tipo industriale. Un primo, importante, campo di lavoro riguarda l’osmosi diretta. Questa tecnologia permette una separazione delle componenti saline dall’acqua senza un pompaggio ad alta pressione dell’acqua marina o salmastra attraverso membrane, come avviene invece nell’osmosi inversa. L’osmosi diretta utilizza invece soluzioni di “assorbimento” ad alta concentrazione di sali, che causano un movimento spontaneo dell'acqua attraverso la membrana, con un consumo di energia minore dell’osmosi inversa. La tecnologia a osmosi diretta, ancora in fase di studio, ad oggi non è ancora applicabile ai grandi impianti di dissalazione, per la cui realizzazione l’osmosi inversa rimane sempre la soluzione ottimale. Per rendere questa tecnologia utilizzabile su larga scala all’interno del Water-Energy Resilience Research Institute (come in molti altri centri di ricerca a livello mondiale) si stanno effettuando esperimenti per sviluppare sali di assorbimento ed estrazione sempre più affidabili e convenienti e per integrare risorse energetiche rinnovabili all’interno del processo di trattamento delle acque. «Le sfide intrinseche dell'osmosi diretta sono un problema multidisciplinare che ben si adatta ai punti di forza di Berkeley Lab: tocca praticamente ogni disciplina: dalla chimica alla fisica, dai nuovi materiali a discipline di tipo ingegneristico», ha affermato lo scienziato Jeff Urban, in un’intervista pubblicata sul sito del Water-Energy Resilience Research Institute.

Un altro campo di ricerca riguarda l’uso di microbi per la purificazione delle acque. Si tratta di un processo altamente efficiente dal punto di vista energetico, economico e in grado di produrre acqua trattata utilizzabile per scopi agricoli e industriali. La principale difficoltà di questa tecnologia riguarda l’esatta identificazione dei microbi più adatti ad aggredire le diverse componenti di contaminanti, lavoro che può richiedere molto tempo e molte prove di laboratorio. I ricercatori del Berkeley Lab stanno cercando di cambiare questa prospettiva: essi studiano dapprima i vari contaminanti presenti in uno specifico sito di acqua da trattare e producono quindi in laboratorio, attraverso tecniche di analisi e sequenziamento del genoma, le comunità di microbi più adatti a purificare quella determinata acqua contaminata.