ACQUA NATURA

Cibo e riparo sono fondamentali per la vita, ma nessuno può sopravvivere a lungo senza acqua. Ecco perché, fin dall'inizio della storia, tutte le civiltà hanno vissuto vicino a fonti abbondanti di H20.
Ma la stessa acqua che dà la vita può anche rendere le persone malate o addirittura ucciderle, se contiene sostanze pericolose o microbi che causano malattie. Le persone utilizzano l'acqua per attività come l'irrigazione delle colture, lavaggio e smaltimento dei rifiuti, le fonti di acqua nei pressi di una popolazione umana possono facilmente essere inquinate da contaminanti.

Come risultato, gli uomini hanno cercato di purificare l'acqua per migliaia di anni. Già nel 1500 a.C, gli egiziani utilizzato l'allume chimico per filtrare i sedimenti sospesi nella loro acqua potabile. Alla fine del 1800 e 1900, gli scienziati hanno capito che i microbi erano i portatori di malattie e che l'acqua poteva essere trattata con cloro o ozono per eliminarli.
Mentre l'acqua che esce dai rubinetti in molti paesi ora è pulita e sicura, circa l'11 per cento della popolazione mondiale - 783 milioni di persone - ancora non hanno accesso all'acqua potabile, secondo uno studio delle Nazioni Unite del 2012: così gli scienziati stanno sviluppando metodi economici per ottenere acqua purificata.
Qui ci sono alcune delle tecnologie più promettenti.
Rimuovere il sale è inefficiente e costoso utilizzando le tecnologie esistenti, ora un nuovo processo, sviluppato da un professore di ingegneria chimica, Kamalesh Sirkar, del New Jersey Institute of Technology ha colto nel segno.
La membrana di distillazione del sistema del prof. Sirkar (DCMD), in cui l'acqua del mare riscaldata fluisce attraverso una membrana di plastica contenente una serie di tubi cavi riempiti di acqua distillata fredda. I tubi del DCMD hanno minuscoli pori, che sono progettati in modo che possano essere penetrati dal vapore acqueo che si raccoglie su di loro, ma non dal sale. Il vapore diffonde attraverso i pori e viene travasato, per condensare nuovamente in acqua liquida.
Secondo Sirkar, il suo sistema è estremamente efficiente, può produrre 80 litri (di acqua potabile per 100 litri di acqua di mare, circa due volte quello che la tecnologia della dissalazione può ora produrre.
Un potenziale svantaggio del DCMD è che richiede una costante, fonte economica di calore al fine di evitare che la temperatura dell'acqua su entrambi i lati della membrana sia uniforme. Ma c'è la possibilità che i sistemi DCMD potrebbero un giorno riciclare il calore disperso dalle fabbriche a terra, in mare aperto nelle operazioni di perforazione petrolifera, che lo renderebbero economicamente vincente.
I filtri di ceramica funzionano in modo simile alla tecnologia di dissalazione descritto nella sezione precedente.
In sostanza, l'acqua scorre attraverso l'argilla che contiene un sacco di pori davvero minuscoli, che sono abbastanza grandi per permettere il passaggio alle molecole d'acqua, ma troppo piccolo per i batteri, sporcizia e altre cose pericolose.
Il primo dispositivo è stato sviluppato da un ceramista britannico, Henry Doulton, all'inizio degli anni 1800 per depurare l'acqua prelevata dal Tamigi contaminata da liquami portatori di colera e il tifo.
Altri inventori hanno fatto miglioramenti al suo concetto di base, come l'aggiunta di rivestimenti d'argento per uccidere i batteri, in modo che i filtri di ceramica di oggi fanno un lavoro ancora migliore sbarazzandosi di agenti patogeni pericolosi.
Uno studio del 2006 ha rilevato che i cambogiani che hanno utilizzato i filtri semplici, che sono portatili e non richiedono energia per funzionare, hanno ridotto l'incidenza delle malattie diarroiche del 46 per cento, e la contaminazione da E.coli nella loro acqua del 95 per cento.
Uno svantaggio di questi filtri ceramici è la velocità di filtrazione, il filtro di argilla funziona ad una velocità di soli 2 litri all'ora, il processo deve essere lento per dare tempo alla soluzione d'argento di uccidere gli agenti patogeni.

Il filtro, inoltre, non rimuovere le sostanze chimiche nocive come l'arsenico.
Sabbia e ghiaia sono stati utilizzati per purificare l'acqua per migliaia di anni, e nel 1804, uno scozzese di nome John Gibb ha progettato e costruito il primo filtro per l'acqua attraverso granelli di sabbia per rimuovere le particelle più grandi di contaminazione.
La sua tecnologia ha funzionato così bene che presto, Londra ed altre grandi città in Europa la usavano per rendere l'acqua dei fiumi più chiara e di gusto migliore.
Gli scienziati hanno poi capito che filtrare l'acqua da bere con questo sistema, dal momento che le particelle stesse bloccate dal filtro hanno contribuito a trasmettere i microbi, ha causato malattie legate all'acqua.
I ricercatori hanno poi scoperto come i granelli di sabbia ricoperti con ossido di grafite creano la "super sabbia" che è in grado di filtrare le sostanze nocive come il mercurio cinque volte più efficacemente che l'ordinaria sabbia. Purtroppo, quasi 100 milioni di persone nei paesi in via di sviluppo oggi sono esposti a livelli pericolosamente alti di arsenico nella loro acqua, e non possono permettersi i complessi e costosi metodi di purificazione utilizzati negli Stati Uniti per sbarazzarsi di esso.
Tuttavia, una nuova tecnologia può offrire una soluzione. Il professore di chimica Tsanangurayi Tongesayi ha sviluppato un sistema di rimozione dell'arsenico economico in cui pezzi di ordinaria plastica delle bottiglie per bevande sminuzzate sono rivestite con cisteina, un aminoacido.
Quando i pezzi di plastica vengono aggiunti all'acqua, la cisteina lega al arsenico, rimuovendolo e rendendo l'acqua potabile.
Nei test, lui è stato in grado di filtrare l'acqua contenente livelli pericolosi di arsenico, 20 parti per miliardo, e ridurlo a 0,2 parti per miliardo, che è lo standard per la maggior parte delle agenzie di protezione.
Nei paesi poveri, dove la gente non può permettersi di costruire impianti di trattamento delle acque costosi, le genti si basano su una risorsa gratuita, la luce del sole: una combinazione di calore e radiazioni ultraviolette del sole per spazzare via la maggior parte dei microbi che causano la diarrea, un disturbo comune nella vita di 4.000 bambini in Africa ogni giorno.
Joshua Pearce, professore associato di scienza dei materiali ed ingegneria presso la Michigan Technological University, e la collega Brittney Dawney dalla Queens University in Ontario hanno trovato una soluzione.
In un articolo del 2012 sul Journal of Acqua e servizi igienici per lo sviluppo, hanno proposto un regime di disinfezione solare che tratta in primo luogo l'acqua con un processo chiamato flocculazione, in cui una piccola quantità di sale viene aggiunto all'acqua per tirare fuori il argilla.
L'acqua potabile risultante ha livelli più elevati di sale ma ne ha ancora meno di quella contenuta in una Gatorade.
Per i viaggiatori nei paesi in via di sviluppo, l'acqua non potabile può essere un grosso rischio. Un dispositivo portatile chiamato SteriPEN, commercializzato da una società del Maine chiamata Hydro Photon, utilizza la luce ultravioletta per debellare microrganismi patogeni.

Il dispositivo utilizza la stessa tecnologia di purificazione utilizzata dalle piante, ma è stato miniaturizzato, pesa solo 184 grammi e si inserisce in uno zaino.
Si mette in un litro di acqua di ruscello o stagno per 90 secondi, e voilà - è sicura da bere.
Tali sistemi di purificazione dell'acqua portatili possono distruggere i batteri, virus e protozoi, come Giardia e Cryptosporidium, che possono causare malattie.
L'acqua torbida deve essere pre-filtrata al fine di rimuovere le particelle che sono in sospensione.
Un'organizzazione umanitaria senza scopo di lucro dell'Università della Virginia ha chiamato PureMadi, dove "Madi" la parola africana per "acqua", il suo filtro ed ha messo a punto una tecnologia aggiuntiva facile da usare che può purificare un contenitore d'acqua, semplicemente per averlo immerso in essa.
Il MadiDrop è un piccolo disco di ceramica, delle dimensioni di un hamburger, che contiene nanoparticelle di argento o rame per l'uccisione dei microbi.
Il MadiDrop è più economico, più facile da usare, e più facile da trasportare rispetto ai più grandi filtri in ceramica che PureMadi già sta facendo in una fabbrica africana, secondo James Smith, un ingegnere civile ed ambientale, che è uno dei I leader del progetto. L'unico aspetto negativo, ancora una volta, è che il MadiDrop non rimuove le particelle in sospensione che rendono torbida l'acqua. Quindi, in teoria, gli utenti potranno mettere l'acqua attraverso un processo di purificazione a due fasi, dal primo utilizzando il filtro ceramico, un tipo di vaso per fiori, per sbarazzarsi di sedimenti e quindi sradicare i microbi con MadiDrop.
Fioriture di alghe blu-verdi, chiamate cianobatteri, si trovano sia in acqua dolce che salata in tutto il mondo. Essi producono tossine dette microcistine che sono facilmente ingerite da persone che bevono dove nuotano in acqua che è contaminata con loro. Queste microcistine entrano nel corpo e possono attaccare le cellule del fegato. Purtroppo, i metodi di trattamento delle acque convenzionali, come filtrazione a sabbia e clorazione, non ci sbarazzano di queste minacce molto piccole. I ricercatori hanno identificato più di 10 diversi ceppi di batteri che amano cibarsi di microcistine, e sono in grado di metabolizzarle in modo che diventano materiali non tossici innocui. Se le alghe batterio-killer, sono introdotte in fonti d'acqua, dovrebbero essere in grado di sbarazzarsi delle microcistine e rendere l'acqua sicura da bere senza l'uso di sostanze chimiche potenzialmente dannose.
Abbiamo già parlato di un nuovo dispositivo innovativo, il MadiDrop, che utilizza nanoparticelle d'argento o di rame per uccidere i batteri, ma la nanotecnologia, che è l'ingegneria di molto molto piccoli oggetti e strutture, inferiore alla larghezza di un capello umano, ha molto più potenziale per aiutare a pulire l'acqua potabile del mondo.
I ricercatori dell'India DJ Sanghvi College of Engineering dicono che filtrando con nanotubi di carbonio e fibre di allumina, per esempio, si potrebbe essere in grado di rimuovere non solo i sedimenti e batteri, ma anche tracce di elementi tossici come arsenico.
Un vantaggio di utilizzare nanofiltri, come si chiamano, è che sono più efficienti dei sistemi convenzionali di filtrazione acqua, e non richiedono tanta pressione dell'acqua, e anche se i loro pori sono molto più piccoli rispetto ai filtri tradizionali, hanno una portata simile o più veloce di questi ultimi.
Al Massachusetts Institute of Technology, i ricercatori stanno ancora cercando di utilizzare le nanotecnologie per la desalinizzazione. Stanno sperimentando utilizzando fogli di grafene, una forma di carbonio che è solo un singolo atomo di spessore, per filtrare l'acqua di mare.
Con la nanotecnologia, è possibile creare fogli pieni di buchi minuscoli, appena un miliardesimo di un metro di spessore, che possono bloccare le particelle di sale, ma consentire le molecole d'acqua di passarci attraverso.