La Nuova Sardegna

Si sa che l'acqua di mare è composta, oltre che da acqua, da molte altre sostanze, fra cui numerosi minerali, che potrebbero essere proficuamente utilizzati per una molteplicità di impieghi specifici. Ma fino ad ora ciò non è avvenuto, a ragione del fatto che i processi di separazione ed estrazione delle sostanze minerali dall'acqua sono tutt'altro che semplici. Una prima soluzione è stata recentemente fornita da un gruppo di ricercatori australiani (del Csiro, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, e della Monash University) e americani (dell'Università del Texas ad Austin) che ha sviluppato una nuova tecnica di desalinizzazione dell'acqua di mare, che non solo è in grado di purificarla fino a farla diventare potabile, ma anche recupera gli ioni di litio in essa contenuti per un loro impiego in elettronica e nella costruzione delle batterie.

La chiave di questo nuovo processo sono i cosiddetti reticoli metallorganici, ovvero strutture di materiali cristallini con elevata porosità la cui funzione è quella in pratica di rompere e stendere le superfici interne dei materiali (di ogni tipo). Infatti, in virtù della complessa e intricata struttura interna dei materiali, si sa che un grammo di una data sostanza, se dispiegato, potrebbe coprire una superficie molto ampia, e i reticoli metallorganici si sono rivelati come lo strumento finalmente in grado di svolgere questa funzione di “dispiegamento” a livello molecolare. Recenti ricerche hanno anche rivelato le potenzialità di tali reticoli a riguardo della creazione di spugne per l'assorbimento delle emissioni di carbonio, di sensori chimici ad alta precisione e di filtri per le acque urbane.

La tecnologia maggiormente usata oggi per la purificazione delle acque è quella delle membrane ad osmosi inversa. Queste membrane si basano su un principio semplice, ovvero sono provviste di pori che sono abbastanza grandi da lasciare passare le molecole d'acqua, ma nello stesso tempo abbastanza piccoli da poter fermare le molecole della maggior parte delle sostanze contaminanti. Il problema è che, affinché il processo di filtrazione funzioni, occorre pompare l'acqua attraverso le membrane a pressione relativamente alta. Le membrane basate sui reticoli metallorganici possono essere invece più selettive ed efficienti. Basandosi sul principio della selettività ionica che caratterizza le membrane cellulari biologiche, i ricercatori di Monash, Csiro e del Texas hanno effettivamente sviluppato una membrana di questo tipo, riuscendo a fare in modo che il nuovo dispositivo svolga una funzione di disidratazione su specifici ioni, quando quest'ultimi lo attraversano. Inoltre, i filtri contenenti le membrane non necessitano del pompaggio dell'acqua, con un consequente beneficio in termini di consumi energetici. Questo risultato ridetermina la frontiera tecnologica nel campo della desalinizzazione dell'acqua. Invece di affidarsi agli attuali processi ad alta intensità energetica, è ora possibile rimuovere gli ioni di sale dall'acqua in modo più efficiente e sostenibile. Ma l'acqua potabile non è il solo prodotto finale. Infatti, l'acqua nel suo passaggio attraverso la membrana, rilascia nella sua struttura spugnosa anche ioni di litio, pronti per essere prelevati senza altri trattamenti. Il litio è un minerale caratterizzato da una forte domanda sul mercato mondiale, essendo usato in elettronica e per la fabbricazione delle batterie che equipaggiano numerosi prodotti. Gli ioni di litio sono molto abbondanti nell'acqua di mare, che è facilmente accessibile, e dunque questa nuova tecnologia è potenzialmente in grado di condizionare pesantemente il settore minerario in cui oggi l'industria utilizza trattamenti chimici relativamente inefficienti per estrarre il litio principalmente dalla roccia.

La stessa tecnica potrebbe anche generare una nuova generazione di filtri per la purificazione delle acque di risulta di processi industriali come il fracking, l'estrazione di petrolio da sabbie bituminose mediante pompaggio di acqua ad alta pressione.

* Professore Ordinario di Meccanica dei Fluidi, Università della Calabria (Cosenza)