03:55 29 Novembre 2020
Scienza e tech
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La tecnologia, che aiuterà a desalinizzare rapidamente l'acqua di mare e aumentare l'efficienza dei generatori solari, è stata creata dagli scienziati dell'Università Nazionale di Ricerca Nucleare di Mosca «MEPhI» come parte di un team di ricerca internazionale.

Il nuovo metodo, secondo gli autori, differisce dagli analoghi per l'uso di nanoparticelle poco costose e relativamente sicure. I risultati sono pubblicati sulle riviste Renewable Energy e International Journal of Heat and Mass Transfer.

I generatori solari che producono elettricità facendo evaporare l'acqua, sono un elemento importante in molti sistemi di energia rinnovabile. Uno schema promettente, secondo gli scienziati, è quello in cui le miniturbine a vapore sono combinate con un impianto solare di desalinizzazione dell'acqua di mare. Per molte regioni del mondo, questi dispositivi combinati sono un'importante fonte sia di energia che di acqua per l'agricoltura.

Gli scienziati russi della MEPhI, insieme a colleghi norvegesi e cinesi, sono stati in grado di aumentare l'efficienza della generazione di vapore solare del 15-25%. Secondo i loro studi sperimentali, una maggior vapore può essere prodotto rispetto alla normale ebollizione addizionando nell’acqua una sospensione di nanoparticelle capaci di assorbire e riflettere la luce solare. Per conferire nuove proprietà all'acqua, gli scienziati hanno utilizzato nanoparticelle di grafite e ossido di ferro.

“L'effetto che abbiamo studiato era stato scoperto agli inizi degli anni 2000 da scienziati statunitensi e australiani, ma i nostri colleghi non sono andati oltre gli esperimenti di laboratorio su piccola scala. Noi abbiamo ampliato seriamente la descrizione teorica del processo e trovato un modo per la sua applicazione industriale. Un grande vantaggio del nostro sistema è che non utilizziamo costose particelle di oro e argento", ha detto Boris Balakin, il ricercatore principale e docente in visita al Dipartimento di fisica termica di MEPhI, professore presso l'Università di scienze applicate della Norvegia occidentale.

La nuova tecnica, secondo gli autori, consentirà innanzitutto una più rapida desalinizzazione e disinfezione di acqua salata o di scarico utilizzando solo la luce solare concentrata. Inoltre, secondo gli scienziati, la tecnologia troverà applicazione nella terapia fotodinamica del cancro e nella creazione di sistemi di raffreddamento per la tecnologia spaziale.

Il prototipo di generatore sviluppato per applicare la nuova tecnologia, secondo i creatori, fornirà fino a 5 kW di potenza da un'area di evaporazione di 200 cm2 in condizioni ideali e circa la metà tenendo conto delle condizioni meteorologiche.

Le nanosospensioni utilizzati di grafite e ossido di ferro sono circa 250 volte più economiche rispetto a quelle in oro utilizzate dalle controparti straniere. Inoltre, i liquidi così trattati non sono tossici grazie alla graduale coalescenza delle nanoparticelle fino a dimensioni microscopiche, hanno osservato gli scienziati. Ciò significa che dopo speciali test biofisici, tale acqua potrà molto probabilmente essere utilizzata per le esigenze domestiche senza ulteriore purificazione.

"Per la produzione dei nanosospensioni, utilizziamo polveri sottili di grafite e ferro, che vengono mescolate in acqua con un omogeneizzatore a ultrasuoni. Il prototipo che abbiamo creato include un concentratore solare che traccia automaticamente il movimento del Sole durante il giorno. Tutti i componenti del sistema sono prodotti internamente", ha detto Boris Balakin.

Come hanno spiegato gli scienziati, per aumentare l'efficienza dell'installazione all'ingresso del generatore di vapore, le nanosospensioni possono essere riscaldate con calore geotermico, calore di scarto da imprese, o calore da attrito delle turbine eoliche. In futuro, gli scienziati intendono sviluppare nuove composizioni di nanofluidi e prototipi di impianti capaci di aumentare ulteriormente l'efficienza di vari sistemi di energia rinnovabile.

La ricerca è stata condotta con il sostegno del Fondo Russo per le Scienze - progetti 17-79-10481 e 17-79-10083.

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