SM 3096 — Breve storia della dissalazione — 2009

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 Inquinamento, 51, (117), 48-51 (luglio-agosto 2009)

Giorgio Nebbia e +Gabriella Menozzi Nebbia nebbia@quipo.it

L’acqua dolce, con un basso contenuto di sali (meno di 1 o 2 grammi per litro) è un bene essenziale per la vita vegetale e animale, e per la vita di quegli animali speciali che sono gli esseri umani. Pochi vegetali e animali riescono a sopravvivere avendo a disposizione acqua con un contenuto salino superiore. Eppure la storia geologica della Terra ha fatto sì che la maggior parte dell’acqua sulla Terra si trovi sotto forma di soluzione salina contenente circa 35 grammi di sali totali per litro, quella dei mari e degli oceani.

La possibilità di estrarre acqua dolce dall’acqua marina è un antico sogno di tutti i popoli che si trovano vicino al mare e non hanno acqua da bere. Dall’antichità ci sono pervenute strane storie; ad Aristotele (“Storia degli animali”) si attribuisce l’affermazione che l’acqua di mare diventa dolce per filtrazione attraverso le pareti di vasi di cera o di argilla, una storia ripetuta da molti commentatori fino al Medioevo. Se la filtrazione attraverso vasi di cera non è credibile, è possibile che qualcuno abbia filtrato l’acqua marina attraverso argille con qualche proprietà di scambio ionico e abbia davvero osservato una diminuzione della salinità.

Altri hanno osservato l’esistenza di acqua dolce vicino al mare. Aulo Irzio nel libro “La guerra alessandrina” narra che Cesare, durante un assedio, per dissetare i suoi soldati suggerì di scavare dei pozzi vicino al mare e che fu trovata acqua dolce. E’ vero che talvolta vicino al mare si trova acqua meno salata, ma ciò non è dovuto all’effetto dissalante della sabbia, ma alla presenza di falde di acqua dolce proveniente dall’interno.

Il primo ragionamento attendibile di ottenimento di acqua dolce dal mare si trova in una delle “Omelie sui primi sei giorni della creazione”, scritte da San Basilio (329-379); l’autore afferma che i marinai del suo tempo ottenevano acqua potabile facendo bollire l’acqua di mare in una caldaia e ponendo al di sopra della caldaia delle spugne al cui interno si condensava il vapore acqueo; strizzando le spugne ottenevano acqua dolce. Altri parlano di stendere al di sopra del mare dei velli di pecore sui cui peli si condensava il vapore acqueo che si forma dall’acqua marina. Giovanni Filopono (450-570) uno studioso di Alessandria d’Egitto, nel suo commentario alla “Meteorologia” di Aristotele racconta: ”Alcuni rendono potabile l’acqua di mare ponendo sopra un gran fuoco dei recipienti pieni di acqua marina e facendo condensare il vapore in adatti coperchi posti al di sopra”.E’ già il principio di funzionamento di un distillatore.

Dal 700 in avanti le conoscenze scientifiche del mondo greco furono assorbite dagli studiosi arabi che tradussero in arabo e rielaborarono gli scritti degli antichi sapienti, facendoli arrivare fino a noi attraverso le successive traduzioni dall’arabo in latino dal 1100 in aventi. Il grande naturalista arabo al-Biruni (973-1048), nella sua “Cronologia” ripete la storia della dissalazione con vasi di cera, ma il contemporaneo persiano Abu Mansur Harawi, nel suo trattato di farmacologia, parla della dissalazione per distillazione con alambicchi che, come dice il nome, erano stati inventati dagli Arabi per distillare profumi ed essenze.

E di distillazione dell’acqua di mare con alambicchi parla, nei primi del Trecento, Giovanni di Gaddesden (1280-1361), nell’opera medica “Rosa medicine” Il medico spagnolo Andres de Laguna (1499-1560) nel suo commento alla “Materia medica” di Dioscoride riporta l’interessante osservazione che si può ottenere acqua dolce facendo condensare l’umidità notturna su teli o velli di lana; sullo stesso principio in tempi recenti nel Cile è stata ottenuta acqua dolce facendo condensare la rugiada notturna su telai contenenti sottili fili verticali. Giovan Battista Della Porta (1535-1615) nella ”Magia naturale” dedica vari capitoli del XX libro a “come rendere potabile l’acqua di mare”, mostrando che non sono credibili le proposte di filtrazione, raccontate dagli antichi e mostrando di conoscere bene il funzionamento dei distillatori. Addirittura nel IV capitolo del X libro spiega come funziona un distillatore solare, di cui riporta un disegno. L’opera di Della Porta ebbe grande risonanza, fu citatissima nell’Europa del Cinquecento.

Era cominciata l’età dei lunghi viaggi oceanici per i quali l’acqua potabile doveva essere caricata nei porti, in quantità limitata; in tanti quindi cominciarono a pensare di produrla a bordo delle navi distillando l’acqua marina. Nel 1675 un certo William Walcot ottenne un brevetto inglese che fu concesso dopo che il re Carlo II aveva constatato di persona il funzionamento del distillatore. Pochi anni dopo, nel 1683, Robert Fitzgerald, parente del grande fisico Robert Boyle, ottenne un altro brevetto; Walcot rivendicò la priorità dell’invenzione ma Fitzgerald, che aveva potenti amicizie, fece annullare il brevetto di Walcot e fece pubblicità al proprio distillatore con vati libretti, tradotti in molte lingue, lodò la propria invenzione in una poesia intitolata “Fons perennis” e fece coniare nel 1685 delle medaglie in cui si vede chiaramente l’immagine di un distillatore con lo sfondo delle navi su cui doveva essere installato. Il povero Walcot ricorse al Parlamento inglese che, dieci anni dopo, riconobbe la priorità della sua invenzione; la divertente storia di questa lite brevettistica è stata raccontata in un dimenticato articolo apparso nei Quaderni di Merceologia (Bologna), vol. 6, p. 23-45 (1967).

La polemica Walcot-Fitzegerald fece crescere in tutta Europa l’interesse per l’ottenimento di acqua dolce dal mare. Un “experimentum novum”, come dice il titolo di un suo volumetto pubblicato nel 1697, fu descritto dal tedesco Samuel Reyher (1635-1714); partendo dall’osservazione, fatta da Boyle e altri, che dalla fusione del ghiaccio si ottiene acqua dolce, propose di ottenere acqua dolce dalla fusione del ghiaccio formato nel mare; una idea ingegnosa che fu ripresa, indipendentemente, come vedremo, dall’italiano Lorgna alla fine del Settecento.

Nel 1717 Jean Gautier (1679-1743), un medico di Nantes, costruì un distillatore che fu sperimentato a bordo della nave da guerra francese “Triton”; il distillatore era costituito da una vasca contenente un tamburo scanalato rotante, riscaldato all’interno, che sollevava l’acqua di mare dal fondo della vasca, la faceva evaporare e il vapore, condensato su una superficie raffreddata ad aria, era raccolto in una piccola grondaia interna alla superficie condensante. Gautier sperimentò anche un distillatore scaldato col calore solare, tutte notizie riprese nelle riviste scientifiche del tempo.

Nel 1739 l’inglese Stephen Hales (1677-1761), il noto studioso di fisiologia vegetale, nel trattato ”Philosophical experiments”, immediatamente tradotto in francese l’anno dopo, descrive i distillatori di acqua marina installati a bordo di navi inglesi, francesi e olandesi. Poco dopo, nel 1742, uno studioso veneziano, Niccolò Ghezzi (1683-1766), nel trattatello “Dell’origine delle fontane” descrive anche un distillatore solare: ”Potrebbe adoperarsi anche un vaso a guisa di storta su cui battesse il sole (che anche nei climi e nei giorni temperati ha non piccola attività per alzar dei vapori) di modo però che il cappello del vaso fosse difeso dall’azione solare; con che verrebbe ad aversi più copiosa e più lunga uscita di acqua dolce”.

Sempre negli stessi anni lo scozzese James Lind (1716-1794), chirurgo della Marina reale, sperimentò a Portsmouth vari distillatori di acqua di mare e anche un distillatore scaldato col calore solare concentrato mediante specchi parabolici; il medico Pierre Isaac Poissonnier (1720-1792), presentò nel 1762 un suo distillatore alle autorità navali francesi, rivendicando la priorità della sua invenzione su quella di Lind; ebbe un premio di 6000 luigi d’oro dal re e convinse il ministro della marina a far installare i suoi distillatori sulle navi della flotta di Brest. L’inglese George James Irving (1722-1798), per un perfezionamento del distillatore di Lind ebbe, nel 1772, un premio di 5000 sterline dal Parlamento inglese. Un problema importante per la sopravvivenza dei naviganti metteva in moto tanti soldi. Ormai i distillatori di acqua marina erano usati a bordo delle navi dei grandi esploratori come Bougainville nei suoi viaggi nei mari del Sud nel 1763-1769;Samuel Wallis, nel suo giro intorno al mondo sulla nave “Dolphin” nel 1766-68; James Cook nel secondo viaggio intorno al mondo (1772-1775). Cook descrisse anche l’ottenimento di acqua dolce dalla fusione dei ghiacci.

Negli ultimi anni del Settecento l’italiano Antonio Maria Lorgna (1735-1796), professore nel Collegio Militare di Verona, condusse esperimenti che confermarono che la filtrazione attraverso qualsiasi materiale noto al suo tempo non dissalava affatto l’acqua marina e propose un sistema consistente nel recuperare acqua dolce dalla fusione del ghiaccio formato in un recipiente di acqua marina lasciato congelare parzialmente al freddo invernale. Ripetendo più volte il processo di congelamento e rifusione del ghiaccio, alla fine riscontrò che l’acqua così ottenuta aveva una purezza “confrontabile con quella dell’acqua piovana”, Lorgna condusse anche successivi congelamenti e fusioni dell’urina ottenendo alla fine “acqua schietta e limpida senza odore e senza sapore”.

Nel 1791 Thomas Jefferson prescrisse la conoscenza e l’uso a bordo delle navi americane dei distillatori di acqua marina che, nel corso dell’Ottocento diventarono comuni apparecchiature a bordo delle navi in tutto il mondo. Nel 1871 venne installato un distillatore di acqua marina a terra a Malta; nel 1872 fu costruito un grande distillatore solare nel deserto cileno; nel 1907 l’Impero Ottomano costruì un distillatore per il porto di Jeddah sul Mar Rosso; i distillatori a effetti multipli furono introdotti in commercio intorno al 1930. I distillatori risolsero i problemi di scarsità di acqua durante le due guerre mondiali, con continui perfezionamenti; un libro sulla dissalazione fu pubblicato da D.V.Zaitsev nell’Unione Sovietica nel 1948.

La grande svolta tecnico-scientifica nella dissalazione, ormai in tempi vicini a noi, si ebbe quando gli Stati Uniti, per far fronte alla crescente scarsità di acqua dolce di vari stati, avviarono un vasto programma di ricerche e costruzioni di dissalatori. Nel 1952 fu creato, presso il Dipartimento dell’Interno degli Stati Uniti, l’Office of Saline Water (OSW) che finanziò ricerche e costruzioni di prototipi, pubblicando fino al 1972 circa 700 rapporti (la collezione completa si trova nel “Fondo Giorgio e Gabriella Nebbia” presso la Fondazione Micheletti di Brescia www.musilbrescia.it. A partire da un primo congresso tenutosi a Washington nel 1958, si sono succeduti innumerevoli congressi e incontri e sono stati pubblicati centinaia di volumi e diecine di migliaia di articoli sulla dissalazione di cui si occupano anche varie associazioni internazionali oltre a moltissime industrie.

Al fianco dei processi di distillazione tradizionali furono sviluppati i processi di distillazione multiflash e a compressione di vapore (anni Cinquanta); di elettrodialisi (proposto nel 1940 e introdotto commercialmente dal 1953); di osmosi inversa (proposto nel 1953 e introdotto commercialmente nei primi anni Settanta); furono perfezionati i distillatori solari; negli anni cinquanta del Novecento il russo-israeliano Zarchin inventò un processo di dissalazione consistente nel congelare una parte dell’acqua di mare per evaporazione a bassa temperatura, nella separazione del ghiaccio e nella rifusione del ghiaccio.

Per inciso sui processi di dissalazione si trovano molti articoli, fin dai primi anni Sessanta in Acqua Industriale/Inquinamento e nel 1964 la Federazione delle Associazioni Scientifiche e Tecniche (FAST) e l’Ente Fiera di Milano organizzarono il primo di vari altri congressi su “Acqua dolce dal mare”, i cui atti furono pubblicati dall’Editore Tamburini di Milano nello stesso anno. Un fervore di innovazioni e imprese che ha fatto sì che oggi (2009) sia possibile produrre circa 20 miliardi di metri cubi all’anno di acqua dolce per dissalazione del mare. Sono possibili certo altri perfezionamenti, altre scoperte sono forse sepolte, dimenticate, in qualche rapporto dell’OSW, ma ormai, grazie anche ai tentativi ed errori di tanti pionieri, si può pensare che sempre più la sete di molti nel mondo possa essere sconfitta anche ”fabbricando” nuova acqua dolce dal mare.