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Un gruppo di ricercatori dell'Università della California a Irvine e dell'Università di Tel Aviv ha presentato una rivoluzionaria pompa ionica, basata su un principio a cricchetto, che potrebbe trasformare radicalmente i settori della desalinizzazione dell'acqua e dell'energia. Questo dispositivo, unico nel suo genere, opera senza componenti mobili, non richiede combustibili e non si affida a reazioni chimiche, ma sposta le particelle cariche attraverso un liquido unicamente tramite un segnale elettrico a basso voltaggio.
Durante i test, il team è riuscito a ottenere una riduzione del 50% del sale nell'acqua usando questo metodo. Il controllo del movimento degli ioni è fondamentale in numerosi processi, che vanno dalla produzione di acqua pulita alla comprensione della biologia umana. Tuttavia, le pompe attuali spesso presentano limitazioni dovute a processi chimici complessi e costosi. Le tecnologie tradizionali consumano enormi quantità di energia e dipendono da reazioni elettrochimiche, compromettendo la loro efficacia complessiva. La nuova tecnologia supera questi ostacoli, sostituendo i metodi chimici ad alta intensità energetica con un approccio elettrico più pulito ed efficiente.
Il dispositivo è costituito da una sottile piastra porosa rivestita da strati metallici. L'esposizione a un segnale a basso voltaggio, che si attiva e disattiva rapidamente, genera il cosiddetto effetto cricchetto. Questa innovativa pompa ionica funge da controllore di traffico a stato solido per le molecole, utilizzando una membrana nanoporosa stretta tra due strati metallici ultrasottili. Sfrutta la carica e scarica asimmetrica di queste superfici metalliche in un liquido, mediante una rapida pulsazione di un campo elettrico a basso voltaggio. Lo squilibrio creato genera una tensione incorporata che spinge gli ioni in una direzione costante, eliminando la necessità di complesse reazioni chimiche o di un elevato consumo energetico, tipici dei filtri tradizionali.
Per convalidare il concetto, i ricercatori hanno creato un sistema di deionizzazione a stato solido che ha rimosso con successo il 50% del sale dall'acqua con una tensione minima. Combinando la pompa con membrane selettive per gli ioni, gli scienziati hanno dimostrato la capacità del dispositivo di mantenere un flusso costante di particelle anche in presenza di forze esterne contrarie. Secondo i ricercatori, la separazione selettiva può essere utile in svariati settori, dalla purificazione più efficiente dell'acqua potabile all'estrazione di ioni di litio dall'acqua di mare, alla creazione di dispositivi biomedici e al riciclo dei materiali delle batterie. Particolarmente rilevante è la capacità di rimuovere tracce di ioni da una massa liquida, il che potrebbe rivoluzionare la depurazione dell'acqua contaminata da metalli pesanti.
La precisione di questa tecnologia consente di mirare a sostanze tossiche, come il piombo, in concentrazioni di appena poche parti per miliardo, senza compromettere i minerali essenziali per l'uomo. Questo apre la strada a una desalinizzazione economica, al riciclo altamente efficiente delle batterie, all'estrazione del litio dagli oceani e alla creazione di impianti medici avanzati. L'innovazione apre nuove prospettive per affrontare le sfide globali legate all'acqua e all'energia, offrendo soluzioni più sostenibili ed economicamente vantaggiose. La tecnologia sviluppata potrebbe avere un impatto significativo sull'accesso all'acqua potabile, soprattutto in aree dove le risorse idriche sono limitate o contaminate. Inoltre, l'efficienza energetica del processo potrebbe contribuire alla riduzione dell'impronta carbonica associata alla produzione di acqua potabile e all'estrazione di risorse preziose come il litio.
