Questo materiale ricava acqua potabile dall'aria e raffredda in modo più efficiente rispetto ai sistemi attuali
Prodotto per la prima volta su scala pilota
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Un gruppo di ricerca dell’Istituto di Chimica Inorganica dell’Università di Kiel, in Germania, sta sviluppando materiali porosi appositamente progettati per raccogliere l’acqua dall’aria e consentire un raffreddamento efficiente dal punto di vista energetico. Il gruppo è ora riuscito per la prima volta a produrre questi materiali su scala più ampia, segnando un passo importante verso le applicazioni industriali.
I ricercatori di chimica e scienza dei materiali dell’Università di Kiel stanno collaborando con alcuni partner per sviluppare nuove fonti idriche per la regione mediterranea. «Regioni come queste devono affrontare l’aumento delle temperature e la diminuzione delle precipitazioni. Il nostro obiettivo è sviluppare una tecnologia rispettosa dell’ambiente che trasformi le molecole d’acqua presenti nell’aria in acqua potabile», afferma il professor Norbert Stock dell’Istituto di Chimica Inorganica dell’Università di Kiel. «Due nuovi studi, recentemente pubblicati sul *Journal of Materials Chemistry A* e su *Industrial & Engineering Chemistry Research*, illustrano come sia possibile produrre grandi quantità di questo materiale e migliorare l’efficienza dei dispositivi di raffreddamento». Inoltre, viene presentato un nuovo approccio che consente al team di ricavare acqua dall’aria in modo più efficiente e rapido rispetto ai sistemi precedenti.
Un materiale simile a una spugna con una struttura high-tech
I materiali appartenenti alla classe dei Metal-Organic Frameworks (MOF) si comportano in modo molto simile a una spugna: sono in grado di assorbire grandi quantità d’acqua in breve tempo e di rilasciarla altrettanto rapidamente. Ciò è reso possibile dalla loro struttura estremamente porosa, che contiene innumerevoli cavità microscopiche interconnesse. La ricerca fondamentale alla base di questi materiali è stata premiata con il Premio Nobel per la Chimica del 2025.
A Kiel, il team di Stock sta ottimizzando la sintesi del MOF «CAU-10-H» specificamente per l’adsorbimento dell’acqua e la trasformazione del calore. Il materiale prende il nome dal luogo della scoperta presso l’Università di Kiel (CAU), dal suo numero di identificazione e dal simbolo chimico dell’idrogeno. Il CAU-10-H cattura le molecole d’acqua all’interno della propria struttura porosa a temperatura ambiente e con valori di umidità relativa ≥18 % e le rilascia nuovamente a circa 70 °C. Combinando il materiale con strutture di carbonio conduttivo, i ricercatori possono accelerare ulteriormente questo processo. Il materiale composito così ottenuto può essere riscaldato in modo efficiente utilizzando energia elettrica o luce solare. Di conseguenza, rilascia l’acqua adsorbita con particolare rapidità e funziona in cicli brevi e ripetibili. In condizioni di aridità, il sistema produce continuamente acqua potabile dall’aria e raggiunge un assorbimento idrico fino a 0,17 grammi di acqua per grammo di materiale. I cicli durano solo poche ore, consentendo un funzionamento efficiente e continuo. In queste condizioni, un chilogrammo di materiale composito può potenzialmente produrre fino a 1,8 litri di acqua dall’aria al giorno. «Ciò rende il materiale particolarmente interessante per la produzione di acqua potabile, anche nelle regioni aride», afferma il primo autore Lasse Wegner.
Allo stesso tempo, il CAU-10-H mostra anche un notevole potenziale per le applicazioni di raffreddamento. Nei sistemi di raffreddamento ad adsorbimento, offre prestazioni di raffreddamento fino a tre volte superiori rispetto al gel di silice, un essiccante ampiamente utilizzato a base di biossido di silicio. In futuro, tali sistemi potrebbero sfruttare il calore residuo, ad esempio proveniente dai centri dati o dai panifici. Ciò riduce significativamente il consumo energetico degli impianti di climatizzazione rispetto alla tecnologia consolidata e rende il raffreddamento più sostenibile.
Dal laboratorio alla produzione industriale
«Abbiamo scoperto il CAU-10-H circa 15 anni fa e da allora le sue potenziali applicazioni sono state studiate in tutto il mondo», afferma Stock, che conduce ricerche sui MOF da oltre due decenni.
Con il sostegno del Fondo di convalida dell’Università di Kiel, il team è ora riuscito a trasferire con successo la produzione su scala pilota – la fase intermedia tra la ricerca di laboratorio e la produzione industriale. Sotto la guida di Kalle Mertin, i ricercatori hanno prodotto circa 30 chilogrammi di materiale, circa 60 volte di più di quanto fosse stato precedentemente realizzato in laboratorio. Allo stesso tempo, hanno ulteriormente ottimizzato il processo produttivo sulla base di un’analisi tecnico-economica, dimostrando che è possibile raggiungere costi di produzione compresi tra 12 e 14 dollari USA al chilogrammo.
«Questo rende le applicazioni pratiche dei nostri materiali alla nostra portata», afferma Stock. «Abbiamo dimostrato che non solo funzionano in laboratorio, ma possono anche essere prodotti su una scala economicamente sostenibile».
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Lasse Wegner, Philipp Schadte, Ravi Sharma, et al.; "Electrically conductive MOF@carbon foam composites for atmospheric water harvesting through internal Joule heating and light irradiation"; Journal of Materials Chemistry A, Volume 14, 2026
Kalle S. Mertin, Abeer Mohtar, Marta Bordonhos, et al.; "CAU-10-H: Synthesis Scale-Up at the Pilot Scale, Techno-Economic Analysis, and Application in a Full-Scale Cooling System"; Industrial & Engineering Chemistry Research, Volume 65, 2026-3-26
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