Una valutazione completa dell’incremento di produttività dei solar still usando un nuovo tessuto a zampa e materiali di accumulo termico

Trasformare la luce solare in acqua potabile

In gran parte del mondo, la luce solare è abbondante ma l’acqua potabile pulita scarseggia. I solar still — dispositivi semplici che usano il sole per evaporare e poi condensare l’acqua — offrono un modo a bassa tecnologia per trasformare acqua salata o sporca in acqua sicura da bere. Tuttavia la maggior parte dei solar still produce acqua lentamente, limitandone l’impatto reale. Questo studio esplora come ottenere più acqua dolce dalla stessa quantità di sole aggiungendo un particolare tessuto a zampa realizzato in bambù e blocchi di metalli comuni che immagazzinano calore, confrontando fianco a fianco due progetti semplici di still.

Scatole semplici che producono acqua dolce

Un solar still di base somiglia a una scatola poco profonda con un piano scuro in metallo, uno strato sottile d’acqua e un coperchio in vetro trasparente inclinato. La luce solare riscalda la superficie scura e l’acqua, che quindi evapora. Il vapore sale, tocca il vetro più freddo, si condensa in goccioline e scivola in una grondaia dove viene raccolto come acqua distillata. I ricercatori hanno costruito due versioni comuni: uno still a pendenza singola con una sola copertura in vetro inclinata e uno a doppia pendenza con vetro inclinato su due lati. Entrambi sono stati realizzati con gli stessi materiali e la stessa area di base in modo che eventuali differenze di prestazione derivassero dal progetto e dagli elementi interni, non dalla dimensione.

Usare tessuto e metallo per accelerare l’evaporazione

Per aumentare la produzione senza aggiungere macchinari complessi, il team si è concentrato su due modifiche a basso costo: un tessuto a zampa e blocchi di accumulo termico. Il tessuto era una stoffa di bambù tinta di nero in modo da assorbire più luce solare. Poiché le fibre di bambù attirano naturalmente l’acqua verso l’alto, la stoffa distribuiva un film sottile d’acqua su una superficie maggiore, aiutandola a riscaldarsi velocemente ed evaporare più in fretta. Sotto a questo, i ricercatori hanno posizionato pezzi di metallo fatti di acciaio dolce, ghisa o rame. Questi metalli agiscono come spugne termiche, assorbendo calore quando il sole è intenso e rilasciandolo in seguito, mantenendo l’acqua calda anche quando la radiazione diminuisce. Sono state testate cinque configurazioni: uno still “convenzionale” senza aggiunte, uno solo con il tessuto di bambù e tre con il tessuto più ciascun tipo di metallo di accumulo.

Misurare calore, sole e ogni goccia

Gli esperimenti si sono svolti nel sud dell’India in giornate limpide di aprile, dalla mattina presto fino alla sera, con entrambi i tipi di still affiancati in modo da ricevere le stesse condizioni meteorologiche e radiazione solare. Gli strumenti hanno monitorato l’intensità solare, la velocità del vento e le temperature nei punti chiave: la piastra assorbente, l’acqua e il vapore all’interno, il vetro di copertura e l’acqua condensata raccolta. I ricercatori hanno pesato l’acqua distillata ogni ora per vedere come variava la produttività durante la giornata e nella notte. Hanno inoltre calcolato quanto efficacemente ogni progetto convertisse la radiazione solare incidente in evaporazione utile e quanta di quell’energia potesse essere considerata realmente “disponibile” per svolgere lavoro — un concetto noto come exergetica, che mette in evidenza le perdite di energia all’interno del sistema.

Quale progetto e quali materiali hanno funzionato meglio

Sia il tessuto di bambù sia i blocchi metallici hanno prodotto una differenza evidente, ma una combinazione si è distinta. Tra i cinque casi di prova, lo still a doppia pendenza ha costantemente prodotto più acqua rispetto a quello a pendenza singola perché offriva una superficie di vetro più ampia per la condensazione e un uso migliore del calore catturato. L’aggiunta del solo tessuto di bambù ha già innalzato la temperatura dell’acqua e la produzione di vapore. Quando il tessuto è stato abbinato a blocchi di rame — il miglior conduttore di calore tra i metalli testati — sia la temperatura sia la produzione sono salite ulteriormente. In questo caso di massime prestazioni, lo still a doppia pendenza ha raggiunto un’efficienza termica media di circa 41,7% e un’efficienza exergetica del 3,1%, valori superiori a qualsiasi altra configurazione. Su un’intera giornata, la resa di acqua dolce è aumentata da circa 3,4 litri per lo still a pendenza singola con rame e tessuto a circa 3,8 litri per la versione a doppia pendenza.

Vantaggi ambientali ed economici

Poiché gli still migliorati raccolgono più acqua dalla stessa radiazione solare e dagli stessi materiali, i ricercatori hanno esaminato anche gli effetti ambientali ed economici a lungo termine. Entrambi i progetti hanno tempi di ritorno energetico simili, il che significa che ripagano l’energia impiegata per costruirli in poco più di un anno e mezzo di funzionamento. Tuttavia, lo still a doppia pendenza ha prodotto leggermente più energia utile e ha ridotto maggiormente le emissioni che riscaldano il clima nell’arco della sua vita utile, guadagnando un maggior potenziale di “crediti di carbonio”. Dal punto di vista economico, la prestazione aggiuntiva ha reso ogni litro di acqua distillata proveniente dallo still a doppia pendenza leggermente meno costoso rispetto alla versione a pendenza singola, nonostante entrambi i sistemi abbiano lo stesso costo di costruzione di base.

Cosa significa per le comunità assetate

Per le persone che vivono in regioni assolate con accesso limitato all’acqua pulita, questo lavoro mostra che un semplice cambiamento di forma e un uso intelligente di materiali comuni possono rendere i piccoli solar still significativamente più produttivi. Una scatola a doppia pendenza dotata di un tessuto di bambù nero come zampa e blocchi di accumulo termico in rame può fornire più acqua dolce al giorno, sfruttare l’energia solare in modo più efficace e rimanere accessibile ed ecocompatibile. Sebbene i test siano stati a breve termine e locali per un clima specifico, l’approccio indica sistemi di desalinizzazione robusti e a bassa tecnologia che potrebbero aiutare comunità remote, aziende agricole e famiglie a trasformare l’abbondante luce solare in un flusso più affidabile di acqua potabile sicura.

Citazione: Rajkumar, D., Vijayakumar, R., Madhu, P. et al. A comprehensive assessment of solar still productivity enhancement using novel wick and energy storage material. Sci Rep 16, 14324 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43571-z

Parole chiave: desalinizzazione solare, produzione di acqua dolce, tessuto di bambù, accumulo di energia termica, solar still a doppia pendenza