Come l’Acqua dall’Aria Potrebbe Ridefinire la Sicurezza Idrica

L’infrastruttura per le utility come l’elettricità e l’energia in generale sta passando progressivamente da un modello centralizzato (una grande centrale elettrica, decine di migliaia di clienti) a uno decentralizzato, dove tecnologie come i pannelli fotovoltaici e le piccole turbine eoliche aiutano i piccoli produttori a prendere in mano la propria indipendenza energetica.

Un processo simile potrebbe verificarsi con l’acqua, poiché la produzione di acqua dall’umidità atmosferica sta diventando un’opzione sempre più economicamente fattibile. Non sostituirà i sistemi municipali per le grandi città, ma potrebbe cambiare radicalmente l’equazione della sicurezza idrica, soprattutto nelle aree remote o nei paesi in via di sviluppo, nello stesso modo in cui la produzione decentralizzata di elettricità con i pannelli solari ha fatto. Pertanto, si configura come una tecnologia complementare più credibile per un approvvigionamento idrico resiliente, fuori rete e integrato negli edifici.

Il potenziale di questa tecnologia è stato analizzato recentemente in uno studio da ricercatori della BRAC University (Bangladesh) e della Swinburne University of Technology (Australia). Hanno pubblicato i loro risultati su Applied Thermal Engineering¹, con il titolo “Dall’aria all’acqua: scienza, tecnologia e futuro della raccolta di acqua atmosferica (AWH)”.

Acqua dall’Aria Sottile?

In generale, l’acqua dolce è una risorsa rara sulla Terra, con la stragrande maggioranza dell’acqua intrappolata negli oceani sotto forma di acqua di mare, e la maggior parte dell’acqua dolce intrappolata nei ghiacciai, soprattutto sopra la Groenlandia e l’Antartide.

Fonte: OpenEdu

Questo problema è, naturalmente, più acuto nelle regioni desertiche e aride, ma non solo.

“La scarsità d’acqua non è solo un problema nelle regioni aride; anche le aree ricche d’acqua stanno sperimentando carenze stagionali a causa di una cattiva gestione dell’acqua e variazioni climatiche. Si prevede che la situazione peggiorerà a causa del cambiamento climatico, della crescita della popolazione, dell’espansione industriale e dell’estrazione eccessiva di acque sotterranee.”

Attualmente, più di 1,6 miliardi di persone vivono in città che affrontano carenze idriche, e questo numero dovrebbe raddoppiare nei prossimi tre decenni, poiché l’inquinamento e il sovrasfruttamento delle risorse di acqua sotterranea lo rendono necessario.

“Regioni come l’India, il Medio Oriente, il Nord Africa e parti degli Stati Uniti stanno assistendo a preoccupanti diminuzioni dei livelli delle acque sotterranee a causa dell’uso eccessivo. In molti casi, gli acquiferi non possono recuperare, portando a una perdita permanente di acqua dolce.”

La desalinizzazione dell’acqua è un’opzione per le regioni costiere, ma è un processo molto ad alta intensità energetica che può anche danneggiare gli ecosistemi marini. Alcune innovazioni riguardanti energia solare e co-generazione di idrogeno con acqua dolce potrebbero aiutare, ma è ancora un lavoro in corso.

L’acqua desalinizzata spesso trattiene concentrazioni di boro, cloruro e sodio che possono superare i livelli di tolleranza delle colture per l’agricoltura. Inoltre, la desalinizzazione è necessariamente un processo molto centralizzato e pesante in termini di infrastrutture.

Fonte: Applied Thermal Engineering

Ecco perché la Generazione di Acqua Atmosferica (AWG) è considerata, invece, una tecnologia che estrae l’umidità dall’aria e la converte in acqua utilizzabile, poiché l’acqua atmosferica è già acqua dolce.

Non si tratta di una tecnologia completamente nuova, poiché le civiltà nelle regioni aride utilizzavano metodi rudimentali come la raccolta della rugiada, la raccolta della nebbia e tecniche di condensazione passiva. Esistono anche metodi basati su compressione ed elettricità, sebbene non siano stati implementati efficacemente su larga scala. Tuttavia, stanno emergendo nuovi metodi.

In generale, questa tecnologia non è limitata dalla geografia o dalle fonti d’acqua esistenti, rendendola ideale per:

• Regioni desertiche dove le precipitazioni sono scarse.
• Comunità isolate senza infrastrutture idriche.
• Aree colpite da disastri dove l’approvvigionamento idrico è stato interrotto.

Come Funziona la Raccolta di Acqua Atmosferica?

La Raccolta di Acqua Atmosferica (AWH) opera principalmente attraverso due meccanismi: condensazione basata sul raffreddamento e estrazione dell’acqua basata sulla sorzione.

Metodi basati sulla condensazione sono simili al funzionamento di una pompa di calore, tranne che l’obiettivo del progetto è massimizzare la condensazione dell’acqua:

“L’aria umida ambientale viene raffreddata a una temperatura inferiore al suo punto di rugiada, facendo condensare il vapore acqueo in gocce liquide su una superficie raffreddata, che vengono poi raccolte come acqua potabile.”

Fonte: Applied Thermal Engineering

In estrazione dell’acqua basata sulla sorzione, vengono utilizzati materiali essiccanti che catturano il vapore, e l’acqua viene rilasciata attraverso le fluttuazioni naturali di temperatura.

Tra gli altri sistemi si possono menzionare Raccolta di Rugiada Radiativa, dove pannelli specializzati facilitano la condensazione dell’acqua tramite raffreddamento radiativo passivo, e Raccolta della Nebbia utilizza strutture a rete per catturare e coagulare le gocce d’acqua sospese nella nebbia.

La sorzione, la raccolta radiativa e la raccolta della nebbia sono tutti metodi passivi che sfruttano fenomeni naturali come la radiazione solare diretta o i gradienti termici e non richiedono energia di alta qualità.

Esistono anche sistemi ibridi, che combinano metodi passivi con cicli attivi di compressione del vapore (VCRC) o raffreddamento termoelettrico.

Cosa Ha Rilevato lo Studio

Innanzitutto, lo studio ha analizzato il potenziale geografico dell’AWH, scoprendo che la concentrazione di umidità può variare da frazioni di grammo d’acqua nelle regioni polari a decine di grammi per metro cubo nei climi caldi e umidi.

Tuttavia, l’umidità relativa da sola è insufficiente e non è l’unica metrica determinante, soprattutto per i sistemi passivi. Temperatura, contenuto assoluto di umidità, disponibilità solare e costi energetici locali determinano la fattibilità tecnica ed economica del sistema AWH.

Il costo del sistema stesso può anche essere un fattore determinante per i tassi di adozione, soprattutto nelle regioni con scarso accesso al capitale.

Raccolta di Acqua per Sorzione

I sistemi basati sulla sorzione utilizzano determinati materiali, come gel di silice, zeoliti e strutture metal-organiche (MOF), che possono assorbire efficacemente il vapore acqueo dall’aria anche in condizioni di bassa umidità.

Essendo più economici ed energeticamente efficienti rispetto al metodo basato sulla condensazione, la sorzione ha dato nuova linfa al concetto di raccolta di acqua atmosferica.

Fonte: Applied Thermal Engineering

Le iterazioni moderne di questi sistemi ora incorporano meccanismi di erogazione dell’aria ad alta temperatura in grado di raggiungere fino a 128 °C tramite collettori a tubo a vuoto a doppia estremità, garantendo una rigenerazione efficiente del desiccante anche sotto irradiazione solare irregolare. Alcuni progetti hanno raggiunto rendimenti di 4,40 L/giorno a un costo ridotto di 0,092 $/L.

“Reti polimeriche core-shell idratabili, che potrebbero raccogliere 6,5 litri d’acqua per chilogrammo di materiale al giorno sotto la luce solare, anche in condizioni di bassa umidità.”

La natura passiva di questi sistemi, che possono essere interamente alimentati a energia solare, ne facilita l’installazione, soprattutto poiché richiedono poca manutenzione e poche competenze tecniche.

Misurare l’Inquinamento è Cruciale

Come per qualsiasi fonte d’acqua, è importante assicurarsi che non si verifichi contaminazione batterica. Ma poiché l’acqua viene raccolta dall’aria, anche l’inquinamento atmosferico può essere catturato.

Questo è particolarmente un problema per l’assorbimento di composti organici volatili (COV). Qui, la sorzione a base di sale (SAWH) ottiene una qualità dell’acqua superiore con concentrazioni di COV significativamente più basse rispetto ai tradizionali generatori di acqua atmosferica basati sulla condensazione (AWG).

Altri potenziali metalli, contaminanti disciolti e contaminazioni derivanti dal sistema devono anche essere misurati e monitorati affinché il sistema di raccolta dell’acqua sia considerato affidabile e utilizzato in modo sicuro su larga scala.

Adottare un Approccio Integrato

Un sistema ibrido può anche integrare materiali a cambiamento di fase (PCM) per migliorare la gestione termica e la stabilità operativa. I PCM possono immagazzinare energia termica in eccesso durante i periodi di alta radiazione solare e rilasciarla durante i periodi di bassa radiazione, consentendo un funzionamento prolungato e un utilizzo energetico migliorato.

Ad esempio, un sistema ha raggiunto una resa massima di acqua di 4,25 L/giorno e un costo di produzione di circa 0,11 $/L.

Gli autori dello studio raccomandano un approccio più olistico rispetto al focalizzarsi su una tecnologia specifica.

Ad esempio, soprattutto nelle regioni più sviluppate, estraendo l’umidità dall’aria di ingresso o ricircolata, i sistemi AWH possono fungere da moduli di deumidificazione attiva, riducendo sostanzialmente il carico di calore latente sui sistemi di climatizzazione primari. Così facendo, non solo producono acqua dolce, ma riducono anche il consumo energetico dei sistemi HVAC.

Tale doppio output può migliorare drasticamente il Costo Livellato dell’Acqua (LCW) e cambiare l’equazione economica oltre i casi d’uso in regioni remote o povere.

Raccomandazioni per l’Adozione dell’AWH

I sistemi AWH basati sulla condensazione raggiungono la più alta resa d’acqua, rendendoli attraenti per applicazioni in cui è essenziale un alto output di acqua, come l’uso residenziale o industriale.

I sistemi AWH basati sulla sorzione sono particolarmente utili nei climi a bassa umidità, dove i metodi tradizionali di condensazione falliscono. Tuttavia, i materiali assorbenti costosi (come i MOF o i compositi desiccanti) possono aumentare i costi operativi. Materiali più avanzati come gli idrogel hanno più potenziale, ma la ricerca è iniziata solo nel 2023.

I sistemi AWH ibridi mostrano punteggi elevati in termini di resa d’acqua e adattabilità climatica, rendendoli soluzioni versatili adatte a diverse condizioni ambientali. Tuttavia, richiedono un’integrazione accurata di più componenti (ad esempio, assorbenti, unità di raffreddamento, sistemi di controllo), il che aumenta i costi di progettazione e manutenzione.

Mercato AWH e Futuro

L’opportunità a breve termine per i sistemi di raccolta di acqua atmosferica è probabilmente rappresentata da strutture remote, risposta ai disastri, infrastrutture isolate e militari/logistiche, poiché questi casi d’uso sono i più propensi ad avere esigenze idriche critiche e non soddisfatte che non sono facilmente risolvibili con la desalinizzazione, lunghe condotte o acque sotterranee. In questi casi, il costo di costruire infrastrutture alternative o la minore preoccupazione per l’ottimizzazione dei costi può favorire la costruzione di sistemi AWH in quantità maggiori, contribuendo alla scalabilità e alla maturazione di questa tecnologia.

Nel lungo termine, i siti industriali e gli edifici urbani ad alta umidità probabilmente offriranno un mercato molto più ampio, soprattutto poiché sorbenti avanzati come gli idrogel e i sistemi ibridi apportano ulteriore efficienza combinandosi con i sistemi HVAC esistenti. Questo può fornire un approvvigionamento idrico a basso costo aggiuntivo, ma non rappresenterà una sostituzione di massa delle reti idriche centralizzate, bensì un complemento molto utile a risorse già scarse e sotto pressione.

Investire nella Raccolta di Acqua

Carrier Global

Carrier è leader in HVAC (commerciale e residenziale), catena del freddo, e sicurezza antincendio, con oltre 58.000 dipendenti. È stata fondata nel 1915, acquisita da United Technologies nel 1979 e scorporata nuovamente nel 2020, prima della fusione di United Technologies con Raytheon.

Pur non vendendo solo pompe di calore, è una categoria di prodotto su cui l’azienda si concentra e che vede come il futuro del settore. Include il marchio Carrier, ma anche altri marchi importanti come l’attività HVAC di Toshiba (acquisita nel 2022) e Viessmann.

È principalmente focalizzata sulle Americhe, con l’HVAC che rappresenta più della metà delle sue vendite.

Ha una base installata di oltre 330.000 impianti HVAC commerciali, 33 milioni di HVAC residenziali, 1,8 milioni di apparecchiature di refrigerazione e oltre 90 milioni di sistemi di sicurezza antincendio. Sta inoltre espandendo la propria attività nel campo dello stoccaggio di batterie, sotto il marchio Viessmann.

Carrier non è un’azienda specializzata esclusivamente nella raccolta di acqua atmosferica. Tuttavia, in qualità di leader nei sistemi HVAC, trarrebbe direttamente beneficio da mercati che si stanno orientando verso sistemi integrati negli edifici, dove la raccolta di acqua può compensare i carichi di raffreddamento latenti, recuperare il calore di scarto e diventare parte dell’infrastruttura intelligente degli edifici.

L’azienda è anche determinata a ridurre drasticamente le sue emissioni di gas serra (GHG) entro il 2030, rendendola un’azione interessante per gli investitori che cercano esposizione al controllo climatico e allo sviluppo sostenibile.

Ultime Notizie e Sviluppi delle Azioni Carrier Global (CARR)

Studio di Riferimento

^{1. Gourab Saha. Dall’aria all’acqua: scienza, tecnologia e futuro della raccolta di acqua atmosferica (AWH). Applied Thermal Engineering. Data: agosto 2026. Articolo: 132073. Volume: Volume 302, Parte 5. 10.1016/j.applthermaleng.2026.132073}