15 December 2018

Acqua potabile dagli oceani, la sfida del futuro è già iniziata

Rimuovere il sale dall’acqua marina è una sfida enorme. Forse i ricercatori hanno la risposta, ma richiederà molta potenza di calcolo.

ALEKSANDR NOY prevede grandi cose per uno strumento piccolo piccolo. Scienziato ricercatore senior al Lawrence Livermore National Laboratory, Noy ha dedicato gran parte della carriera a perfezionare quell’alchimia che permette di rimuovere il sale dall’acqua di mare, nota con il nome di “dissalazione”. I suoi ferri del mestiere sono i nanotubi di carbonio.

Nel 2006 Noy ha avuto l’audacia di sposare una teoria radicale: forse i nanotubi, cilindri tanto piccoli da essere visibili solo al microscopio elettronico, potrebbero fungere da filtri per la dissalazione. Tutto sta nella larghezza di questi tubi: l’apertura deve essere abbastanza grande da consentire il passaggio delle molecole d’acqua, ma abbastanza piccola da bloccare le particelle di sale, più grandi, che rendono l’acqua di mare non potabile. Mettendo insieme un numero sufficiente di nanotubi di carbonio, potenzialmente si ottiene la macchina più efficiente del mondo per la produzione di acqua dolce.

La maggior parte dei suoi colleghi di laboratorio non crede più che sia fantascienza. “È stato difficile immaginare di far scorrere l’acqua attraverso tubi così stretti”, dichiara Noy. Tuttavia, se la teoria dei nanotubi fosse corretta, i vantaggi sarebbero incalcolabili. Molte regioni del mondo stanno già facendo i conti con la carenza di acqua potabile, con 1,2 miliardi di persone (circa un sesto della popolazione globale) che vivono in aree affette da scarsità idrica. La dissalazione può aiutare, ma l’infrastruttura attuale richiede massicce quantità di energia (e quindi molto denaro) per riscaldare l’acqua di mare o per filtrarla con sistemi complessi. Se i filtri con i nanotubi funzionassero, potrebbero ridurre di molto la sofferenza idrica del pianeta.

Il team di Noy ha organizzato un semplice esperimento di filtraggio durato una notte. Il mattino successivo due assistenti hanno notato una pozza sul pavimento del laboratorio: l’acqua era fuoriuscita dai nanotubi così velocemente da far traboccare il piccolo serbatoio adibito alla raccolta del liquido. I ricercatori hanno poi constatato che attraverso i nanotubi di carbonio passano flussi d’acqua sei volte superiori a quelli che passano attraverso i filtri degli odierni impianti di dissalazione.

Così una piccola pozza è diventata una delle più grandi scoperte della carriera di Noy. “L’esperimento è stato interessante”, ricorda, “perché nessuno sapeva cosa aspettarsi”. Ora che lo sappiamo tutti, rimane una grande sfida che riusciremo a vincere con una potenza di calcolo all’altezza.

Per fortuna, gli scienziati sono sull’orlo di una rivoluzione chiamata “exascale computing“. L’exascale farà impallidire i più potenti super-computer esistenti. Questo tipo di potenza di calcolo estrema sarà una risorsa notevole per i ricercatori impegnati nel capire come far funzionare i nanotubi per filtrare l’acqua su larga scala. Questi tubi, come i miliardi di molecole che li attraversano, sono decisamente troppo piccoli per essere studiati in dettaglio e testare fisicamente diverse varianti è difficile e dispendioso in termini di tempo. La modellazione con computer exascale potrà analizzare meglio questi tubi sottilissimi, accelerando molto la ricerca sulla dissalazione mediante nanotubi.

In definitiva, la tecnologia aiuterà a far fronte a molti dei problemi ambientali più spinosi che stiamo vivendo.

Report Luca Angelini

Acqua potabile dagli oceani, la sfida del futuro è già iniziata