Volgens schattingen van de FAO tegen 2025 hebben bijna 2 miljard mensen misschien niet genoeg drinkwater om in hun dagelijkse behoeften te voorzien. Een van de mogelijke oplossingen voor dit probleem is ontzilting, namelijk het behandelen van zeewater om het drinkbaar te maken. Echter, het verwijderen van zout uit zeewater kost 10 tot 1000 keer meer energie dan traditionele methoden van zoetwatervoorziening, namelijk het oppompen van water uit rivieren of bronnen.

Gemotiveerd door dit probleem, een team van ingenieurs van het ministerie van Energie van Politecnico di Torino heeft een nieuw prototype bedacht om zeewater op een duurzame en goedkope manier te ontzilten, efficiënter gebruik van zonne-energie. In vergelijking met eerdere oplossingen, deze technologie is in feite in staat om de hoeveelheid water die wordt geproduceerd bij een bepaalde zonne-energie te verdubbelen, en het kan in de nabije toekomst onderhevig zijn aan verdere efficiëntieverbeteringen. De groep jonge onderzoekers die deze resultaten onlangs publiceerden in het prestigieuze tijdschrift Natuur Duurzaamheid is samengesteld uit Eliodoro Chiavazzo, Matteo Morciano, Francesca Viglino, Matteo Fasano en Pietro Asinari van het Multi-Scale Modeling Lab.

Het werkingsprincipe van de voorgestelde technologie is heel eenvoudig:"Geïnspireerd door planten, die water van de wortels naar de bladeren transporteren door capillariteit en transpiratie, ons drijvend apparaat kan zeewater opvangen met behulp van een goedkoop poreus materiaal, waardoor het gebruik van dure en omslachtige pompen wordt vermeden. Het opgevangen zeewater wordt vervolgens opgewarmd door zonne-energie, die de scheiding van zout uit het verdampende water ondersteunt. Dit proces kan worden vergemakkelijkt door membranen die tussen verontreinigd en drinkwater worden geplaatst om vermenging te voorkomen, vergelijkbaar met sommige planten die kunnen overleven in mariene omgevingen, bijvoorbeeld, de mangroven, " leggen Matteo Fasano en Matteo Morciano uit.

Terwijl conventionele 'actieve' ontziltingstechnologieën dure mechanische of elektrische componenten vereisen (zoals pompen en/of regelsystemen) en gespecialiseerde technici vereisen voor installatie en onderhoud, de door het team van Politecnico di Torino voorgestelde ontziltingsaanpak is gebaseerd op spontane processen die plaatsvinden zonder de hulp van hulpmachines en kan, daarom, 'passieve' technologie worden genoemd. Dit alles maakt het apparaat inherent goedkoop en eenvoudig te installeren en te repareren. Deze laatste kenmerken zijn vooral aantrekkelijk in kustgebieden die te kampen hebben met een chronisch tekort aan drinkwater en nog niet worden bediend door gecentraliseerde infrastructuur en investeringen.

Tot nu toe, een bekend nadeel van 'passieve' technologieën voor ontzilting is de lage energie-efficiëntie in vergelijking met 'actieve' technologieën. Onderzoekers van Politecnico di Torino hebben dit obstakel met creativiteit benaderd:"Terwijl eerdere studies zich richtten op het maximaliseren van de absorptie van zonne-energie, we hebben de aandacht verlegd naar een efficiënter beheer van de geabsorbeerde thermische zonne-energie. Op deze manier, we hebben recordwaarden van productiviteit bereikt:tot 20 liter drinkwater per dag per vierkante meter blootgesteld aan de zon. De reden achter de prestatieverhoging is het 'recyclen' van zonnewarmte in verschillende cascadeverdampingsprocessen, in lijn met de filosofie van 'meer doen met minder'. Technologieën die op dit proces zijn gebaseerd, worden doorgaans 'multi-effect, ' en hier leveren we het eerste bewijs dat deze strategie ook zeer effectief kan zijn voor 'passieve' ontziltingstechnologieën."

Na meer dan twee jaar het prototype te hebben ontwikkeld en direct in de Ligurische zee (Varazze, Italië), de ingenieurs van Politecnico beweren dat deze technologie een impact zou kunnen hebben op geïsoleerde kustlocaties met weinig drinkwater maar overvloedige zonne-energie, vooral in ontwikkelingslanden. Verder, de technologie is bijzonder geschikt om veilig en goedkoop drinkwater te leveren in noodsituaties, bijvoorbeeld, in gebieden die zijn getroffen door overstromingen of tsunami's en dagen of weken geïsoleerd zijn gelaten van het elektriciteitsnet of het aquaduct. Een andere beoogde toepassing voor deze technologie zijn drijvende tuinen voor voedselproductie, vooral in overbevolkte gebieden een interessante optie.

De onderzoekers, die aan deze kwestie blijven werken binnen het Clean Water Centre in Politecnico di Torino, zoeken nu mogelijke industriële partners om het prototype duurzamer te maken, schaalbaar en veelzijdig. Bijvoorbeeld, geconstrueerde versies van het apparaat kunnen worden gebruikt in kustgebieden waar overexploitatie van grondwater het binnendringen van zout water in zoetwateraquifers veroorzaakt - een bijzonder ernstig probleem in sommige gebieden van Zuid-Italië - of ze kunnen worden gebruikt voor de behandeling van water dat vervuild is door industrie of mijnbouw planten.