Sviluppata sotto la guida dell'ingegnere elettrico Professor Jongyoon Han, l'unità si inserisce in una piccola valigia e si basa su più stadi di "polarizzazione della concentrazione di ioni" (ICP), seguiti dall'elettrodialisi per ridurre la concentrazione di sale residuo.
L'ICP, sperimentato dal gruppo di Han, applica un campo elettrico alle membrane sopra e sotto un canale d'acqua corrente.
Rimuove anche i solidi disciolti e sospesi. "Poiché richiede solo una pompa a bassa pressione, l'ICP utilizza meno energia rispetto ad altre tecniche", ha affermato il MIT. L'ICP non rimuove sempre tutti i sali nel mezzo del canale dell'acqua, da qui la fase di elettrodialisi per ridurre gli ioni di sale residui.
L'apprendimento automatico è stato utilizzato per ottimizzare il rapporto ICP/elettrodialisi, con il proof-of-concept che prevede un processo ICP a due stadi, seguito da un singolo stadio di elettrodialisi che "riduce al minimo il consumo di energia garantendo al contempo che il processo rimanga autopulente", ha affermato il MIT .
"Sebbene sia vero che alcune particelle cariche potrebbero essere catturate sulla membrana a scambio ionico, se rimangono intrappolate, invertiamo semplicemente la polarità del campo elettrico e le particelle cariche possono essere facilmente rimosse", ha aggiunto il collega ricercatore Junghyo Yoon.
Per semplicità, gli stack ICP sono stati modularizzati: con sei moduli nel primo stadio e tre nel secondo.
L'acqua con 2.5-45 g/litro di sale (da salmastra ad acqua di mare) può essere trasformata in acqua potabile di qualità dell'Organizzazione Mondiale della Sanità con consumi energetici compresi tra 0.4 e 26.6 Wh/litro.
Progettato per essere utilizzato da non esperti, il prototipo <10kg (vedi foto) ha un solo pulsante per avviare la desalinizzazione e la purificazione, oltre a una notifica per indicare quando la salinità e il conteggio delle particelle sono accettabili per bere. È stato dimostrato che produce acqua potabile direttamente dal mare a 0.3 litri/ora per 20 Wh/litro.
"Questo è davvero il culmine di un viaggio di 10 anni che io e il mio gruppo abbiamo intrapreso", ha affermato il leader del progetto Han. "Abbiamo lavorato per anni sulla fisica dietro i singoli processi di desalinizzazione, ma mettere tutti quei progressi in una scatola, costruire un sistema e dimostrarlo nell'oceano, è stata un'esperienza davvero significativa e gratificante per me".
Il lavoro è stato pubblicato come "Sistema di desalinizzazione portatile dell'acqua di mare per la generazione di acqua potabile in località remote" in Environmental Science & Tecnologia – le informazioni di supporto possono essere visualizzate senza pagamento.