SM 3004 — Acqua potabile dall’urina — 2008

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La Gazzetta del Mezzogiorno, martedì 18 novembre 2008

Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it

Nei primi di novembre 2008 dalla base missilistica di Cape Canaveral, negli Stati Uniti, è stato lanciato uno shuttle, uno di quei veicoli metà missili e metà aeroplani, che vanno avanti e indietro dalla terra alla Stazione Spaziale Internazionale, il satellite artificiale in orbita da alcuni anni intorno al nostro pianeta, abitato da astronauti di vari paesi i quali vivono in totale isolamento nello spazio per periodi più o meno lunghi. 

Uno dei problemi più importanti è assicurare agli astronauti l’acqua per bere e per gli elementari usi igienici. Finora l’acqua è stata recuperata dal vapore acqueo che si libera nell’aria all’interno del veicolo spaziale e dall’acqua usata. L’astronave è un ecosistema chiuso, un modello artificiale di quello che succede sulla Terra; proprio come l’”astronave Terra”, sia pure su scala molto più piccola, la Stazione spaziale dal proprio interno deve trarre tutto quello che occorre alla vita degli abitanti e all’interno deve trattenere e riciclare i loro rifiuti. Con la differenza che, proprio grazie agli shuttle, ogni tanto qualche rifornimento può venire dalla lontana Terra. Ma ogni rifornimento costa; si spendono diecine di migliaia di euro per mandare un litro di acqua dalla Terra alla navicella spaziale. 

L’ente spaziale americano ha perciò deciso di realizzare un piccolo impianto capace di trarre acqua potabile anche dall’urina, la soluzione acquosa che ogni astronauta produce ogni giorno in ragione di circa 2 litri, più o meno la quantità minima che un uomo deve bere per sopravvivere. Il dispositivo, del costo di 200 milioni di euro, portato nella stazione spaziale dallo shuttle nel suo recente volo, rappresenta un importante successo tecnologico. 

A dire il vero l’idea di recuperare acqua potabile dall’urina non è nuova. I primi esperimenti furono fatti nel 1786 da Anton Maria Lorgna (1735-1796), capitano dell’esercito della Repubblica Veneta e professore presso il Collegio militare di Verona. Lorgna mise a punto un processo di dissalazione dell’acqua di mare per congelamento, riproducendo in laboratorio quello che la natura fa su larga scala nelle zone fredde della Terra. I ghiacci polari, infatti, sono grandi masse di acqua solida, priva di sali, che è cristallizzata lentamente alle basse temperature, separandosi dall’acqua marina salata circostante. Lorgna si fece portare a Verona l’acqua di mare da Venezia e aspettò l’inverno per poter far congelare una parte dell’acqua marina; quando la temperatura scese sotto zero Lorgna mise dei vasi pieni di acqua di mare all’aperto e osservò che dopo qualche tempo sulla superficie della soluzione si formava del ghiaccio (il ghiaccio è “più leggero” dell’acqua liquida e dell’acqua di mare). Con fusioni e congelamenti successivi Lorgna verificò che l’acqua ottenuta facendo fondere il ghiaccio, era priva di sali. Lorgna aveva insomma inventato un processo di dissalazione dell’acqua di mare, anticipando i moderni processi industriali di dissalazione per congelamento. Imbaldanzito dal successo si mise a cercare di recuperare acqua dolce da tutti i liquidi salini che aveva a disposizione, compresa … l’urina. Dopo averne fatta congelare una parte Lorgna racconta di aver fatto fondere il ghiaccio ricavato dall’urina ottenendo, dopo filtrazione, “acqua schietta e limpida e senza odore, senza sapore che non distinguevasi dall’acqua di fonte”. 

L’interesse di questo racconto sta nel fatto che negli Stati Uniti sono stati messi a punto dei processi di dissalazione per congelamento per recuperare acqua potabile dall’urina degli astronauti a bordo dei veicoli spaziali, certamente senza sapere niente di Lorgna e dei suoi esperimenti veronesi di quasi due secoli prima. Comunque, da quanto si sa, il sistema di ottenimento di acqua potabile dall’urina, inviato adesso sulla stazione spaziale, non è basato sul congelamento, ma sulla distillazione; l’acqua distillata greggia viene poi trattata con agenti chimici e fatta passare su filtri che assorbono gli odori restanti, in modo da ottenerne acqua adatta per bere. Oltre alla dissalazione dell’urina per congelamento e distillazione sono stati provati altri processi di filtrazione attraverso speciali membrane e di elettrodialisi; processi che potrebbero trovare anche utilizzazione nelle zone desertiche della stessa Terra, in condizioni di emergenza. Ricavare acqua potabile dall’urina non è facile perché l’urina è una soluzione che contiene oltre il 95 percento di acqua, insieme a molte sostanze di composizione e concentrazione variabile da persona a persona. 

L’urina ha un peso specifico che si aggira fra 1,010 e 1,030 grammi per centimetro cubo, di poco superiore a quello dell’acqua pura, ma vicino a quello dell’acqua marina che ha un peso specifico di 1,026 grammi per centimetro cubo e contiene circa 35 grammi di sali per litro. Un litro di urina contiene circa 20-25 grammi di urea, circa 10-15 grammi di cloruro di sodio, circa mezzo grammi di acido urico, e poi ammoniaca e altri sali e composti organici. La maggior parte delle persone considera l’urea uno sgradevole rifiuto, ma per i chimici è stata ed è molto di più; oltre che come materia prima per ricavarne, oggi, acqua potabile, in passato l’urina è stata usata come concime azotato, come fonte di nitrati impiegati per la preparazione della polvere da sparo, come soluzione capace di sbiancare i tessuti. 

Quando ero giovane studente una delle esercitazioni di chimica organica consisteva nella preparazione di acido urico puro delle incrostazioni che si formano nei gabinetti per separazione di alcuni dei sali e composti, fra cui appunto l’acido urico, presenti nell’urina; esiste tutta una scienza alla base della preparazione di agenti per eliminare tali sgradevoli incrostazioni dai gabinetti. I chimici non perdono occasione per inventare qualcosa di utile.