Adolescente inventa purificatore d’acqua ad energia solare

Un aiuto alle popolazioni che non hanno accesso ad acqua potabile può venire dall’invenzione di una studentessa americana di soli 14 anni. Basato su processi fotocatalitici e costruito con semplici componenti, il dispositivo di disinfezione di Deepika Kurup è efficiente, economico, leggero e facile da usare.
di Virginia Greco - 8 Febbraio 2013
Deepika Kurup ha vinto il concorso “Migliore giovane scienziato americano”

Nasce dall’idea di una quattordicenne americana un nuovo economico sistema di disinfezione delle acque contaminate, che potrebbe risultare molto utile alle popolazioni che vivono in luoghi in cui l’accesso ad acqua pulita è estremamente difficile.
Deepika Kurup, studentessa di scuola superiore del New Hampshire, ha vinto il concorso “Migliore giovane scienziato americano” indetto dall’azienda 3M, che ha visto adolescenti contendersi un premio di ben 25.000$ per le loro invenzioni.
Il semplice dispositivo realizzato da Kurup si basa su un processo fotocatalitico, ossia una reazione coadiuvata dalla luce che porta alla produzione di particolari composti chimici, i quali sono in grado di uccidere i batteri presenti nell’acqua.
In particolare, esso impiega diossido di titanio (TiO2) e ossido di zinco (ZnO) che reagiscono con l’acqua sotto l’effetto della radiazione solare; i prodotti della reazione sono superossido (O2-) e radicali idrossilici (-OH), i quali a loro volta sono in grado di decomporre gli agenti patogeni e uccidere i batteri tramite processo di foto-ossidazione.

Il sistema messo a punto dalla giovane statunitense si basa su una nota tecnica di purificazione, chiamata SODIS

Il sistema messo a punto dalla giovane statunitense si basa su una nota tecnica di purificazione, chiamata SODIS da Solar water DISinfection, ossia disinfezione solare dell’acqua. In pratica l’acqua contaminata viene messa in bottiglie di PET (il PVC e il vetro non vanno bene perché impediscono il passaggio di buona parte dei raggi ultravioletti) ed esposta alla luce solare per ore o giorni (se il cielo è semicoperto). I raggi UV-A uccidono molti batteri, inoltre il riscaldamento dell’acqua garantito dalla radiazione infrarossa coadiuva e accelera il processo.
Una variazione più efficiente prevede che le bottiglie impiegate per la disinfezione siano internamente coperte da uno strato di TiO2. Tale sottile pellicola, però, blocca parte della radiazione ultravioletta. Inoltre con l’uso lo strato di composto si consuma rapidamente.
La soluzione proposta da Kurup aggira questi problemi, aumentando efficienza e risparmio. Anziché rivestire internamente la bottiglia con un film sottile, la studentessa propone la realizzazione di un cilindro da inserire nella bottiglia stessa. Tale struttura è fatta di un materiale composto dalle due sostanze attive, ossia diossido di titanio e ossido di zinco, legate insieme da cemento e microsfere di vetro, che fungono da riempitivo senza appesantire la struttura (come invece fa il cemento).
Il semplice dispositivo realizzato da Kurup si basa su un processo fotocatalitico, ossia una reazione coadiuvata dalla luce
L’acqua in contatto col composto reagisce con esso in virtù della radiazione solare. Ma le sostanze attive non vengono lavate via facilmente, quindi bottiglia e cilindro possono essere riusati moltissime volte.
I test effettuati da Kurup hanno anche dimostrato che il suo sistema è più efficace e rapido del classico SODIS con solo TiO2. Le analisi chimiche condotte su acque reflue, prima e dopo il trattamento, hanno dimostrato che la concentrazione di coliformi (un tipo di batteri) è diminuita da 8000 unità a 50 in circa 8 ore e quella di escherichia coli (altri noti batteri) da oltre 1000 a 0 in sole due ore. La giovane inventrice ha anche verificato come 300mm di un altro composto organico, il blu di metilene (a 25 parti per milione), sia stato degradato per ossidazione tramite il dispositivo in solo un’ora.
L’uso esclusivo di luce solare rende il sistema poco costoso e facilmente utilizzabile in posti in cui, oltre all’acqua pulita, scarseggia anche l’energia elettrica.
Il cilindro per fotocatalisi è dunque efficiente, leggero, economico e riciclabile.
Kurup propone anche l’uso di sfere, che possono essere inserite in contenitori di varie dimensioni o utilizzate per realizzare pannelli di purificazione: una sequenza di tubi in PET riempiti di sfere fotocatalitiche ed incollati su un piano rivestito di materiale riflettente (che potenzia l’effetto della radiazione solare) diventa una mini-stazione di purificazione.
Durante la presentazione del suo progetto di fronte alla giuria di esperti, la ragazza ha confessato che la volontà di realizzare un sistema semplice e poco costoso di disinfezione dell’acqua è nata durante un viaggio in India, dove ha visto centinaia di bambini bere acqua torbida e contaminata. L’idea è stata poi il risultato di studi approfonditi e numerosi esperimenti, condotti nel giardino di casa.
Soddisfatta della vittoria, Korup ha deciso di contattare ONG e governi, affinché adottino il suo sistema per venire incontro alle esigenze di intere popolazioni che non hanno accesso ad acqua potabile.