Esplorare il futuro della desalinizzazione: una revisione completa dei sistemi di evaporazione solare interfacciali

Di Tsinghua University Press, 26 aprile 2023

Diagramma delle tre strategie generali per la costruzione di efficienti sistemi di evaporazione solare interfacciale per alleviare la carenza di acqua dolce a livello mondiale. Crediti: Nano Research Energy, Tsinghua University Press

La tecnologia ISE offre soluzioni sostenibili per la produzione di acqua pulita, con i ricercatori che propongono strategie per applicazioni pratiche.

L’evaporazione solare interfacciale (ISE) è una promettente tecnologia di desalinizzazione che sfrutta l’energia solare per purificare l’acqua in modo rispettoso dell’ambiente e sostenibile. I ricercatori hanno recentemente pubblicato uno studio di revisione sulla rivista Nano Research Energy, esaminando le strategie per costruire sistemi ISE efficienti. Offrono cinque raccomandazioni per far avanzare la tecnologia verso applicazioni pratiche, tra cui l'introduzione di nuove fonti di energia, l'esplorazione di nuovi materiali fototermici, la creazione di progetti innovativi di evaporatori fototermici, il miglioramento della produzione di acqua in spazi limitati e lo sviluppo di sistemi ISE su larga scala. Il team ritiene che ISE abbia il potenziale per affrontare i problemi globali della scarsità di acqua pulita, ma riconosce che è necessario ulteriore lavoro per far avanzare le applicazioni nel mondo reale.

L’acqua dolce è essenziale per la vita umana e la scarsità di acqua dolce è oggi un problema critico in alcune parti del mondo. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno profuso grandi sforzi nello sviluppo di tecnologie di desalinizzazione in modo che l’acqua pulita possa essere prodotta dall’acqua di mare. L’evaporazione solare interfacciale (ISE) è una tecnologia che promette di contribuire ad alleviare la carenza di acqua dolce a livello mondiale. Un team di ricercatori ha intrapreso uno studio di revisione delle strategie disponibili per costruire sistemi ISE efficienti.

Il loro lavoro è stato pubblicato di recente sulla rivista Nano Research Energy.

L'articolo del team esamina il nesso energetico negli evaporatori solari bidimensionali e tridimensionali ed esamina le strategie per la progettazione e la fabbricazione di sistemi ISE altamente efficienti. Il loro lavoro riassuntivo offre prospettive per guidare la progettazione futura dei sistemi ISE verso applicazioni pratiche.

ISE è una tecnologia di desalinizzazione che produce acqua dolce attraverso un processo rispettoso dell'ambiente e sostenibile. Con questa tecnologia, l’energia solare viene sfruttata per evaporare e purificare l’acqua. La tecnologia utilizza evaporatori fototermici per convertire il calore proveniente dalla luce solare per localizzarlo sulla superficie di evaporazione per un'efficiente generazione di vapore invece della dissipazione nell'acqua e nell'ambiente.

Le tradizionali tecnologie di desalinizzazione come la filtrazione a membrana e la distillazione termica consumano grandi quantità di elettricità derivata da combustibili fossili, quindi non sono considerate rispettose dell’ambiente. Gli scienziati continuano a cercare nuove tecnologie di desalinizzazione che utilizzino fonti energetiche verdi e sostenibili. Il lavoro recente sulle tecnologie ISE si è concentrato principalmente sull'ottimizzazione della gestione energetica. I ricercatori hanno migliorato il materiale fototermico e la progettazione dell'evaporatore con l'obiettivo di ottenere un uso più efficiente dell'energia. Ciò si ottiene attraverso tre percorsi: minimizzando la perdita di energia dal sistema di evaporazione all’ambiente, estendendo l’energia immessa dall’ambiente per migliorare il processo di evaporazione e riducendo l’entalpia di evaporazione in modo che il processo di vaporizzazione sia più efficiente.

La revisione del team riassume sistematicamente questi percorsi per migliorare le prestazioni pratiche dell'evaporazione solare. "Abbiamo chiaramente dimostrato che il tasso di evaporazione può essere significativamente migliorato applicando materiali con conversione luce-calore altamente efficiente o progettando la struttura di evaporatori all'avanguardia con strategie di gestione intelligente dell'energia", ha affermato Li Yu, professore presso l'Università di Los Angeles. Università tecnologica di Shenzhen.

"I principi fondamentali per ottenere un'evaporazione solare altamente efficiente includono evitare la perdita di energia dai sistemi di evaporazione nell'ambiente, espandere l'apporto di energia dall'aria circostante e dall'acqua, sfruttare appieno l'energia esistente già nei sistemi di evaporazione e ridurre l'evaporazione entalpia", ha detto Haolan Xu, professore presso l'Università dell'Australia Meridionale.