Dispositivo passivo per il recupero di acqua atmosferica: la nuova frontiera dell’approvvigionamento idrico off-grid

Acqua potabile dall’aria: un obiettivo sistemico per il futuro

Secondo i dati delle Nazioni Unite, oltre 2,2 miliardi di persone nel mondo non hanno accesso stabile a fonti sicure di acqua potabile. Anche in paesi sviluppati come gli Stati Uniti, più di 46 milioni di persone vivono in condizioni di insicurezza idrica. Di fronte a un progressivo stress delle risorse convenzionali (fiumi, falde, laghi), cresce l’interesse per sistemi alternativi di approvvigionamento idrico, resilienti, autonomi e adattabili a contesti off-grid.

Tra queste tecnologie emergenti, una delle più promettenti è rappresentata dai dispositivi di harvesting atmosferico: sistemi che catturano e condensano il vapore acqueo naturalmente presente nell’aria per convertirlo in acqua potabile. La sfida? Farlo in modo passivo, senza bisogno di elettricità o pannelli solari.

L’innovazione del MIT: un sistema passivo, modulare e senza alimentazione

Un team di ingegneri del MIT ha recentemente presentato un dispositivo passivo per la raccolta di acqua atmosferica, capace di operare anche in ambienti estremamente aridi come la Death Valley. Pubblicato su Nature Water a giugno 2025, il progetto propone un’architettura modulare basata su pannelli verticali rivestiti da un materiale igroscopico innovativo.

Il sistema è costituito da:

• Un idrogel avanzato, ispirato all’origami, che assorbe umidità atmosferica durante la notte e la rilascia di giorno sotto forma di vapore;
• Una camera in vetro con rivestimento polimerico che favorisce la condensazione del vapore prodotto;
• Un semplice sistema di tubazioni per la raccolta dell’acqua potabile;
• Nessuna alimentazione esterna: il sistema è completamente passivo.

Il prototipo, testato in condizioni reali, ha dimostrato una produzione quotidiana tra 57 e 160 ml di acqua potabile anche con umidità relativa al 21%, superando le prestazioni di altri dispositivi attivi o ibridi esistenti.

Architettura del sistema: un pannello verticale ispirato alla biomimetica

L’elemento centrale del dispositivo è l’idrogel, progettato per espandersi quando assorbe umidità e contrarsi una volta rilasciata. Questo comportamento ciclico, ottenuto grazie a una microstruttura a cupole simile al bubble wrap, incrementa la superficie di scambio e migliora la capacità di raccolta dell’acqua.

Le principali caratteristiche ingegneristiche includono:

• Forma geometrica modulare: le “cupole” aumentano la superficie attiva di assorbimento;
• Composizione avanzata: l’idrogel è arricchito con glicerolo, che stabilizza i sali assorbenti senza rilascio nel liquido raccolto;
• Struttura a camera chiusa: la condensa si forma internamente, senza rischio di contaminazione;
• Design scalabile: pannelli verticali accoppiabili in serie per aumentare la produzione.

L’efficienza del dispositivo deriva dalla sinergia tra materiali intelligenti e principi termodinamici naturali: l’escursione termica tra notte e giorno induce il ciclo di assorbimento e rilascio del vapore.

Idrogel e raccolta passiva: differenze rispetto ai sistemi attivi

I sistemi di raccolta attiva dell’umidità — basati su condizionamento, compressione o MOF (metal-organic frameworks) — richiedono energia elettrica o termica e componenti meccanici. Il design MIT, al contrario, sfrutta un approccio completamente passivo, basato su materiali soft-engineered.

L’idrogel è costituito da una rete polimerica capace di:

• Assorbire acqua fino a 10 volte il proprio peso;
• Rilasciare l’umidità sotto forma di vapore sfruttando l’irraggiamento solare;
• Mantenere il contenuto salino dell’acqua raccolta sotto i limiti di sicurezza OMS (WHO);
• Operare su un ampio spettro di umidità ambientale (21–88%).

Grazie all’aggiunta di glicerolo, l’idrogel MIT evita l’effetto collaterale comune ad altri sistemi: la contaminazione dell’acqua raccolta da sali come il cloruro di litio, spesso usati per aumentare la capacità di assorbimento ma difficili da trattenere nei cicli successivi.

Applicazioni: autonomia idrica, off-grid e resilienza climatica

Il design verticale e modulare rende il sistema particolarmente adatto per scenari in cui l’accesso a energia e acqua è limitato. Tra le applicazioni potenziali:

• Rifugi d’emergenza in aree colpite da disastri naturali;
• Insediamenti rurali off-grid in zone aride o montane;
• Strutture militari o scientifiche in ambienti estremi (deserti, zone artiche);
• Backup idrico residenziale in contesti di siccità prolungata;
• Edifici NZEB (nearly zero-energy buildings) con sistemi integrati di cattura atmosferica.

Il sistema può operare come risorsa ausiliaria o primaria in contesti vulnerabili, con l’ulteriore vantaggio di un impatto ambientale nullo: nessun impiego di pompe, celle solari, batterie o componentistica elettronica.

Prove sul campo: efficienza in ambienti estremi

Nel novembre 2023, il team ha testato il dispositivo nel parco nazionale della Death Valley (California), uno dei luoghi più aridi del pianeta. I risultati hanno confermato la fattibilità del concetto:

• Produzione media: 160 ml/giorno con umidità del 21%;
• Range di funzionamento: 21%–88% di umidità relativa;
• Zero alimentazione elettrica o termica;
• Qualità dell’acqua: conforme agli standard OMS per il consumo umano.

Il prossimo passo sarà la realizzazione di sistemi a multipannello parallelo per coprire il fabbisogno giornaliero di un nucleo abitativo standard, con prove in aree scarsamente servite da reti idriche centralizzate.

Prospettive tecnologiche e integrazione con i sistemi energetici

Il dispositivo MIT si inserisce in una più ampia visione di sistemi distribuiti per risorse primarie (acqua, energia, aria), fondamentali per la sostenibilità urbana e climatica. I suoi punti di forza lo rendono integrabile in architetture più complesse come:

• Moduli off-grid autosufficienti (acqua + fotovoltaico + batterie);
• Sistemi di emergenza per Data Center o installazioni remote;
• Infrastrutture per la resilienza climatica urbana (cooling + harvesting);
• Edifici intelligenti dotati di sistemi idrici adattivi.

L’assenza di parti meccaniche e l’estrema modularità lo rendono un candidato ideale per progetti di ingegneria sistemica orientati alla scalabilità, resilienza e manutenzione zero.

Una nuova infrastruttura idrica su piccola scala

La possibilità di ottenere acqua potabile in modo passivo e sicuro, direttamente dall’aria, rappresenta una svolta tecnologica sistemica. Il lavoro del MIT dimostra che è possibile costruire un’infrastruttura idrica alternativa, scalabile, a bassa complessità e completamente off-grid.

In un mondo in cui la disponibilità idrica sarà sempre più influenzata da variabili climatiche, politiche e ambientali, sistemi come questi possono offrire soluzioni pragmatiche e tecnicamente sofisticate per aumentare l’autonomia, la resilienza e l’efficienza degli insediamenti umani.

Più che una semplice innovazione di prodotto, questo dispositivo rappresenta una nuova tipologia di sistema idrico distribuito che può ridefinire il concetto stesso di accesso all’acqua nel XXI secolo.