In tutto il mondo, miliardi di persone non hanno ancora un accesso affidabile all'acqua potabile sicura. Le Nazioni Unite stimano che 2,2 miliardi di persone non dispongano di acqua potabile gestita in modo sicuro, mentre regioni che vanno dalla California al Medio Oriente dipendono sempre più dagli impianti di desalinizzazione per trasformare l'acqua oceanica in acqua dolce. Quindi, sapete, nessuna pressione.

La desalinizzazione può fornire una riserva idrica cruciale, ma i metodi più comuni oggi presentano notevoli svantaggi. L'osmosi inversa forza l'acqua attraverso membrane specializzate per rimuovere il sale, mentre la distillazione termica utilizza il calore per separare l'acqua dolce dall'acqua di mare. Entrambi gli approcci possono consumare grandi quantità di energia, spesso richiedono un trattamento dell'acqua prima e dopo il processo e generano un rifiuto salino altamente concentrato noto come salamoia. Quando quella salamoia viene scaricata di nuovo nell'oceano, può aumentare la salinità locale e ridurre i livelli di ossigeno, creando condizioni dannose per gli organismi marini. In breve: noi otteniamo acqua potabile, i pesci ottengono un ambiente di lavoro ostile.

I ricercatori dell'Università di Rochester hanno sviluppato un approccio diverso che potrebbe aiutare ad affrontare diversi di questi problemi contemporaneamente. Gli scienziati dell'Istituto di Ottica della URochester hanno creato un sistema di desalinizzazione solare termica progettato per produrre acqua dolce in modo efficiente senza generare salamoia liquida né richiedere additivi chimici per pre-trattare l'acqua in ingresso. Il metodo è descritto in un articolo pubblicato su Light: Science & Applications. La ricerca è stata guidata da Chunlei Guo, professore di ottica e fisica e scienziato senior presso il Laboratory for Laser Energetics della URochester.

Al centro della tecnologia ci sono pannelli solari realizzati in metallo nero trattato con laser a femtosecondi. Un femtosecondo è un'unità di tempo straordinariamente breve, pari a un quadrilionesimo di secondo. Gli impulsi di questi laser ultraveloci possono alterare con precisione la superficie di un materiale, creando strutture microscopiche che cambiano drasticamente il modo in cui interagisce con la luce e l'acqua. Il trattamento laser rende il metallo estremamente efficace nell'assorbire la luce solare e gli conferisce anche proprietà superassorbenti, nel senso che l'acqua si diffonde rapidamente sulla superficie invece di formare goccioline.

Ogni pannello contiene una regione attiva trattata al laser che attira uno strato molto sottile di acqua di mare sulla sua superficie. Il metallo scuro assorbe quasi tutta la radiazione solare in arrivo, riscaldando l'acqua e facendola evaporare. Quell'evaporazione lascia dietro di sé sali e altri minerali disciolti. Invece di permettere a quei materiali di accumularsi dove avviene l'evaporazione, il pannello li dirige verso aree non trattate lungo i suoi lati, note come regione passiva. Questo movimento è importante perché l'accumulo di sale è una delle maggiori sfide che i sistemi di desalinizzazione solare devono affrontare. Se i minerali formano uno strato duro sulla superficie attiva, possono bloccare il movimento dell'acqua e alla fine impedire al sistema di funzionare.

Guo afferma che i precedenti sistemi di desalinizzazione solare termica spesso si comportavano bene negli esperimenti di laboratorio utilizzando acqua di mare artificiale semplificata, composta da acqua e cloruro di sodio. Quando il cloruro di sodio cristallizza mentre l'acqua evapora, tende a formare una struttura relativamente granulosa e porosa. L'acqua può continuare a muoversi attraverso quei cristalli, aiutando a dissolvere il sale accumulato e rendendo la superficie più facile da pulire. Ma l'acqua di mare reale è un'altra bestia. Oltre al cloruro di sodio, contiene magnesio, calcio e molte altre sostanze disciolte. Alcuni di quei composti possono cristallizzare in depositi duri e densi che sono molto meno porosi. È simile al calcare minerale che si accumula gradualmente all'interno di un soffione della doccia o di una teiera. In un sistema di desalinizzazione, tuttavia, la sfida è molto maggiore perché l'acqua di mare contiene centinaia di volte più sali disciolti rispetto all'acqua di rubinetto normale. Man mano che quei depositi si accumulano, l'acqua non può più fluire liberamente sulla superficie, riducendo l'efficienza e alla fine intasando il sistema.

Per superare quel problema, il team di Guo ha progettato con cura micros