L'innovativo rivestimento a base idrogel può prevenire l'adesione del calcare e migliorare l’efficienza produttiva nelle centrali termoelettriche.
Una ricerca condotta da un team del Politecnico di Zurigo (Svizzera) e dell'Università della California (Stati Uniti d'America) ha sviluppato uno speciale rivestimento anticalcare con creste microscopicamente piccole per impedire l'adesione dei cristalli di calcare.
I ricercatori, guidati dall'ex professore dell'ETH Thomas Schutzius, hanno analizzato a livello microscopico le interazioni tra i singoli cristalli di calcare in crescita, il flusso d'acqua circostante e la superficie. Sulla base di questo studio, il team di ricerca e sviluppo ha progettato una serie di rivestimenti utilizzando materiali morbidi e li ha testati nel laboratorio del Politecnico di Zurigo.
L'idrogel microstrutturato è il più efficace
Il rivestimento più efficace è risultato essere un idrogel polimerico, la cui superficie è ricoperta da minuscole creste grazie a stampi microstrutturati prodotti con la fotolitografia. La microstruttura dell'idrogel ricorda i modelli naturali, come le squame degli squali, i quali presentano anch’essi una struttura a coste per eliminare le incrostazioni sulla loro pelle. L'acqua che scorre sull'idrogel, passando attraverso la struttura a coste, rimuove alcuni cristalli di scaglie, seppur non impedendone la rimozione totale. Tuttavia, la costante rimozione passiva dei microscopici cristalli ne impedisce la crescita, formando uno strato tenace.
I ricercatori hanno variato principalmente il contenuto polimerico per produrre i rivestimenti: più basso è il contenuto di polimero e più alto è il contenuto di acqua, meno i cristalli di carbonato di calcio aderiscono alla superficie. I test condotti con il modello di particelle in polistirene mostrano che le strutture superficiali del rivestimento devono essere più piccole delle particelle depositate su di esso, riducendo la superficie di contatto e di conseguenza la forza adesiva.
Gli esperimenti condotti dimostrano che il rivestimento idrogel è molto efficace. Infatti, quando l'acqua scorre sulla superficie rivestita di idrogel, sulla quale erano precedentemente cresciuti cristalli di calcare di circa 10 µm, si può ora ridurre fino al 98% del contenuto di cristalli.
Una soluzione ecologica
I ricercatori sottolineano che la loro soluzione è più ecologica ed efficiente rispetto agli approcci esistenti , poiché alcuni di essi prevedono l'uso di sostanze chimiche tossiche e aggressive. L'idrogel, invece, è biocompatibile ed ecologico, con una tecnologia alla base potenzialmente scalabile che faciliterebbe l'applicazione del rivestimento grazie ai metodi già presenti sul mercato.