I ricercatori hanno cercato di trovare una struttura in grado sia di assorbire efficacemente l'acqua che di generare vapore sulla superficie dell'acqua. Dopo una serie di prove, Hadi Ghasemi, un associato post-dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica del MIT, ha trovato la risposta perfetta: una spugna a forma di disco a due strati.
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Lo strato superiore è fatto di grafite, che è stata posta nel microonde per sette secondi per provocarne l'espansione e lo scoppio, con conseguente formazione di scaglie. Lo strato inferiore è una schiuma di carbonio con sacche d'aria, che gli consentono di mantenere a galla la spugna fungendo da isolante poroso.
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Quando la luce solare colpisce la spugna, si creano punti caldi nello strato di grafite e l'acqua viene aspirata attraverso la schiuma di carbonio. Quando le gocce d’acqua toccano la grafite, si trasformano rapidamente in vapore.
“Il vapore è importante per la desalinizzazione, i sistemi igienici e la sterilizzazione”, dice Ghasemi. “Soprattutto nelle aree remote dove il sole è l’unica fonte di energia, se si riuscisse a generare vapore con l’energia solare, sarebbe molto utile.”
La spugna a basso costo è in grado di convertire l’85% dell’energia solare in entrata in vapore, un risultato molto più efficiente rispetto a quello della spugna alternative tradizionali, come l'utilizzo di campi di specchi o lenti per concentrare la luce solare utilizzata per riscaldare grandi volumi di liquido.
Anche con i nuovi approcci, come la miscelazione dell’acqua con nanoparticelle che si riscaldano rapidamente alla luce del sole, sono necessarie circa 1.000 volte l’energia solare presente in una giornata soleggiata media per generare vapore. Il nuovo approccio scoperto dai ricercatori del MIT è in grado di generare vapore a circa 10 volte l'intensità solare una giornata soleggiata media con l'aiuto di una lente o di uno specchio economici, la concentrazione ottica più bassa riportata data.
Questo nuovo processo non è privo di problemi. Innanzitutto, i pori dello strato di grafite si intasano di sale durante il processo di desalinizzazione. “Dobbiamo capire come gestire la situazione” dice Gang Chen, professore al MIT che dirige il Dipartimento di Ingegneria Meccanica.
Chen vede un brillante futuro di applicazioni per la spugna miracolosa, compresa la generazione di energia vapore e l’essiccazione delle superfici dopo l’alluvione.
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