COP 27: La desalinizzazione sostenibile è indesiderata da scienza, governi e multinazionali.
Pubblico questo articolo in occasione della COP 27, che si svolge in Egitto. dal 6 al 18 novembre 2022, che, come tutti i paesi africani, ha sempre sofferto della mancanza di acqua dolce per l’agricoltura e per usi civili e industriali. L’impianto descritto di seguito è un brevetto depositato il 7 giugno 2016, descritto in una versione più completa anche per combinarlo con la creazione di isole artificiali e pozzi artificiali. Ovviamente, sul pianeta Terra nessuna COP e nessun governo ha mai pensato di creare isole artificiali e pozzi artificiali, essenziali per combattere l’acidificazione degli oceani e aumentare la produzione alimentare con la produzione di pesce naturale. Infatti, oggi il pesce viene prodotto per mezzo di pozzi naturali solo lungo le zone costiere, che rappresentano solo il 5% della superficie marina. Tuttavia, se per ragioni sconosciute i governi mondiali non vogliono realizzare pozzi artificiali, non è certo che la desalinizzazione non possa essere effettuata autonomamente senza dover andare nelle profondità marine per estrarre carbonati. La desalinizzazione può essere effettuata in qualsiasi zona costiera della terra per inviare acqua desalinizzata alle aree desertiche che si stanno espandendo in tutto il pianeta. Certamente la desalinizzazione descritta dal sottoscritto, essendo energeticamente autonoma, è più economica, più sostenibile e con un’enorme capacità di trasporto dell’acqua rispetto all’attuale filtrazione a membrana, che richiede elevati costi di manutenzione e un elevato consumo energetico. Ovviamente, poiché l’impianto proposto è anche un produttore di elettricità a basso costo, possiamo utilizzare questa elettricità per riscaldare l’acqua in autoclavi pressurizzate, sollevarla, condensarla e miscelarla nella vasca superiore con l’acqua desalinizzata tramite scambio ionico, in modo da ottenere acqua contenente la giusta quantità di sali minerali utili per l’agricoltura e il consumo umano, senza dover sostenere gli attuali costi elevatissimi dell’acqua desalinizzata. L’attuale commercio unidirezionale di brevetti tra scienziati, ricercatori e inventori pubblici verso le multinazionali ha impedito lo sviluppo di grandi invenzioni di pubblica utilità che sfruttano principi interattivi come la desalinizzazione verticale a pozzo artificiale con recupero a scambio ionico, energeticamente autonoma per la produzione di energia idroelettrica sommersa. Oggi ne paghiamo le conseguenze consumando combustibili inutili e dannosi, senza essere in grado di sconfiggere la fame e la siccità nel mondo. Il pianeta si sta muovendo verso l’autodistruzione, incapace di sviluppare la fase successiva che sarebbe stata l’energia idroelettromagnetica compressa che avrebbe potuto consentire di sommare la spinta di Newton e di Lorentz. Con queste due spinte prodotte alla temperatura dell’ambiente terrestre, potremmo anche andare nello spazio senza carburante, immagazzinando la fonte di energia (aria compressa) e il vettore energetico (acqua) nei mezzi di trasporto. Riciclando all’infinito aria e acqua, integrando le perdite con la fotosintesi, il ciclo del carbonio e la cattura della polvere interstellare, resa possibile dai futuri motori lineari globali interattivi,risultato di uno studio approfondito della sontuosa energia idroelettrica utilizzata dal sottoscritto come fonte di energia per la produzione di acqua di pozzo artificiale e desalinizzazione sostenibile, non gradita alla scienza, ai governi e alle multinazionali. Ovviamente, chi non ha creduto in invenzioni semplici e sostenibili come i pozzi artificiali e la desalinizzazione verticale autosufficiente dal punto di vista energetico, non può credere nemmeno in quelle spaziali, non per problemi scientifici ma per alleanze di chi detiene il potere economico mondiale, che non hanno nulla a che fare con la scienza. In realtà, la scienza e la ricerca si basano su esperimenti multidisciplinari. Le applicazioni interattive di energia e purificazione non hanno raccolto nemmeno un euro di finanziamenti mondiali perché nessuno vuole approfondire questa direzione; né la scienza pubblica né quella delle multinazionali, come se il pianeta Terra avesse già raggiunto il massimo della perfezione scientifica, tecnologica, legislativa ed economica. Invece, siamo all’anno zero delle scoperte interattive non solo degli atomi, ma soprattutto delle molecole, come dimostra la rima di SPAWHE e la mappa delle invenzioni non realizzate dalla classe dominante mondiale ( https://www.spawhe.eu/the-spawhe-rhyme-and-the-map-of-the-website/ ).
Sistema galleggiante, idroelettrico, dissalatore, estrattore di calcio e carbonio da acque marine profonde.
Brevetto italiano richiesto N. 102016000058018 del 07/06/2016
Astratto
Lo stato dell’arte nello sviluppo del trattamento di desalinizzazione e demineralizzazione delle acque marine e salmastre è stato influenzato, insieme ai sistemi industriali, di depurazione, energetici, alimentari e di protezione ambientale, dall’assenza di sinergie tra pompe e turbine idrauliche e dall’approccio scorretto con la forza gravitazionale, che non deve essere vinta dal sollevamento idraulico ma sostenuta, con un movimento unidirezionale dell’acqua, specialmente in direzione gravitazionale, in mare, in grandi bacini, in vasche aperte. Con semplici pompe capovolte accoppiate alle turbine si può produrre a basso costo tutta l’energia necessaria; continuando la discesa e la risalita dell’acqua in acque profonde, per l’effetto Venturi, si possono aspirare e sollevare piccole percentuali di acqua profonda con un’alta percentuale di calcio e carbonio solubilizzati in essa, che arriva in superficie, producendo fitoplancton e alcalinizzazione, aumentando l’abbondanza di pesce e combattendo l’acidificazione e il riscaldamento globale;
mentre sulla piattaforma galleggiante, realizzata con tubi estrusi e nervati in polietilene a bassa densità, insufflati di schiuma di polistirene per renderli inaffondabili, con la tripla sinergia tra le doppie pompe del combustibile, le turbine e il riciclo dell’acqua marina, applicando principi idraulici noti da secoli, come quelli delle imbarcazioni comunicanti, le leggi di Bernoulli e Pascal, posizionando, strategicamente, la pompa elettrica a doppia aspirazione tra un’elevata prevalenza idraulica positiva e le turbine, possiamo desalinizzare grandi quantità di acqua, semplicemente trasformando un tubo verticale in uno scambiatore ionico e riciclando tubi e miscelando nei produttori di energia, mentre le resine sintetiche anioniche e cationiche, circolanti contenute in sfere di polietilene perforate come setacci. Queste sfere, galleggianti, salgono nello scambiatore ionico e scendono per gravità svuotando l’acqua in tubi discendente. Mediante deviatori si modifica il percorso rispetto al flusso per immergere l’acqua nelle vasche di lavaggio e rigenerazione delle resine, per poi reinserirla, indefinitamente, nel circuito di scambio ionico senza interrompere il ciclo di desalinizzazione e la produzione di energia e senza costi per il riscaldamento dell’acqua o la sostituzione delle membrane. Se vogliamo sfruttare le immense ricchezze del mare, le soluzioni galleggianti non hanno alternativa. I sistemi devono essere progettati con un supporto dall’alto, poiché non possono esistere apparecchiature elettromeccaniche in grado di funzionare fino alle profondità abissali. La sostenibilità dei sistemi globali non si basa solo su tecnologie avanzate e materiali speciali, ma soprattutto sui principi fisici fondamentali, chimici, idraulici e meccanici.
Descrizione
Lo scopo di questa invenzione è l’esplorazione di nuovi sistemi vegetali sostenibili per la sopravvivenza della specie umana in ambiente marino. La soluzione galleggiante non ha alternative, poiché non esistono apparecchiature elettromeccaniche in grado di funzionare alle profondità abissali. Materiali omogenei come l’acciaio resistono a malapena. Pertanto, l’impianto deve essere calato e sostenuto dall’alto; i materiali più pesanti, come l’acciaio, lavoreranno per trazione, contrariamente a quanto accade nelle applicazioni realizzate a pressione atmosferica, dove i materiali lavorano per compressione, scaricando tutte le forze sulle basi di supporto. Questo è un nuovo modo di progettare sistemi che presenta vantaggi e svantaggi. Personalmente, i vantaggi sono di gran lunga superiori. Infatti, questo impianto rappresenta il nucleo attorno al quale l’uomo svilupperà piccoli o grandi agglomerati umani nelle aree oceaniche, completamente autonomi dal punto di vista energetico e alimentare. Sappiamo tutti che al largo delle coste oceaniche le forme di vita del fitoplancton e dello zooplancton sono molto scarse, poiché la vita nelle acque marine si sviluppa principalmente lungo le coste, dove, a causa dei venti, delle onde e delle correnti sottomarine, si generano correnti ascensionali che portano in superficie i nutrienti legati al fondale marino, particolarmente ricchi di carbonio organico e inorganico. Questi nutrienti, portati in superficie, producono, tramite la fotosintesi, una fascia superficiale di fitoplancton che costituisce il cibo degli organismi acquatici; pertanto, nella stessa area si crea spontaneamente anche il cosiddetto zooplancton di varie dimensioni, formato da microrganismi (alghe unicellulari, protozoi ecc.), larve, piccoli animali (come i crostacei che formano il krill), ma anche organismi di un certo tipo come le meduse e alghe pluricellulari (come le sarghe). L’insieme di organismi vegetali e animali forma il plancton, che è caratterizzato da un elevato tasso di biodiversità specifica da cui trae la vita anche da numerose specie ittiche.
Nelle vaste distese oceaniche, sebbene i fondali marini contengano enormi riserve di carbonio accumulate nel corso di miliardi di anni, l’innalzamento del livello del mare e la precipitazione del calcio nel corso dei millenni non possono avvenire spontaneamente a causa delle grandi profondità. Per questo motivo, è necessario questo insieme di invenzioni, soprattutto considerando che le aree al largo degli oceani non sono soggette a onde alte e tsunami. Infatti, i frequenti terremoti che si verificano nelle profondità marine sono raramente percepibili in superficie, se si ha la lungimiranza di realizzare queste opere a una distanza adeguata dalla costa. La traduzione della parola “tsunami” in giapponese significa “onda nel porto”. Si tratta di una serie di onde generate da improvvisi movimenti del fondale marino dovuti a terremoti, eruzioni vulcaniche sottomarine, frane e impatti di meteoriti. Gli tsunami più devastanti sono causati da movimenti verticali (sollevamento o abbassamento) della crosta terrestre lungo faglie e margini della piattaforma oceanica. Considerando che con la tecnologia attuale possiamo realizzare telai inaffondabili e inossidabili in plastica e montarvi sopra altre tecnologie che producono energia, desalinizzano e potabilizzano le acque, queste invenzioni potrebbero dare inizio alla colonizzazione dello spazio oceanico, che occupa il 71% della superficie terrestre.
In effetti, una volta risolti i problemi energetici e di desalinizzazione dell’acqua per la costruzione delle isole, avremmo energia sufficiente per sviluppare case comode e leggere. Ma se consideriamo anche la tecnologia utilizzata per la costruzione dei Giardini Pensili (posizionando il terreno su vespai di plastica ricoperti da tessuto filtrante), potremmo anche introdurre la coltivazione di ortaggi fuori terra e ottenere enormi vantaggi, con una capacità di produzione di cibo vegetale e pesce oggi inimmaginabile. Se utilizzassimo le serre, la produttività, già testata, supererebbe il 50%, mentre l’acqua desalinizzata potrebbe essere riciclata e purificata, senza inquinare le distese di terra. Ma in questa domanda di brevetto ci occupiamo solo del nucleo centrale che produce lo stato iniziale di vita, che oggi non esiste, ma paradossalmente, potrebbe anche essere una vita migliore di quella che conduciamo negli alveari metropolitani, non potendo immaginare su queste isole grattacieli pesanti e veicoli pesanti che inquinano l’ambiente. Tuttavia, possiamo immaginare una vita con tutti i comfort tecnologici, aria, acqua e nutrimento, la maggior parte del terreno migliore e un minor rischio di disastri naturali.
Questo sistema sinergico si concentra quindi su quattro sistemi sostenibili non ancora realizzati sul pianeta Terra:
1) Il sistema modulare galleggiante e sostenibile mediante tubi in polietilene estruso e rinforzato.
- Il sistema di sollevamento del calcio e del carbonio disciolti nelle profondità oceaniche.
- Il sistema di produzione di energia idroelettrica da acque statiche.
- Sistema sostenibile di desalinizzazione verticale dell’acqua mediante scambio ionico, abbinato alla produzione di energia durante il processo.
Questo sistema verticale permette di far sì che l’acqua desalinizzata prodotta nel punto più alto dell’impianto venga distribuita per gravità a notevole distanza verso isole artificiali, che si svilupperanno attorno a questi impianti, costituendo il cuore di nuove attività industriali ed economiche, collegate da strade galleggianti.
Il punto di partenza per la costruzione di questo sistema è la struttura galleggiante di Fig. 1, dalla quale derivano un sistema idroelettrico sinergico, un dissalatore, un estrattore di calcio e di carbonio dalle acque profonde di Fig. 2.
Legenda: (apos) fondale oceanico pianura abissale = fondale piana abissale oceanica; (bc) carroponte = gru a ponte; (bcb) controventatura della staffa = staffa per controventatura; (br) controvento = controventatura; (cb) staffe di bloccaggio = staffe a morsetto; (dt) tubo di discesa = tubo di discesa; (f) filtro = filtro; (fsp) flangia per tubo di supporto = flangia per supporto tubazioni; (hc) cilindro idraulico = cilindro oleodinamico; (hcb) staffe di bloccaggio oleodinamiche = staffe a morsetto oleodinamiche; (hcbf) staffe di bloccaggio idrauliche fissate sulla piattaforma di base portante = staffe a morsetto oleodinamiche fissate sulla piattaforma di base portante; (ih) foro di immersione = foro d’immersione; (itia) turbina intubata con alternatore incorporato = turbina intubata con alternatore incorporato; (ls) soppalco in acciaio = soppalco in acciaio; (mftp) tubo galleggiante modulare in polietilene = tubi galleggianti modulari in polietilene; (na) ancora della marina = ancora marina; (osip) pompa sommergibile intubata rovesciata = elettropompa sommergibile intubata capovolta: (othcu) serbatoio olio e centralina idraulica = serbatoio olio e centralina oleodinamica; (sbp) piattaforma di base di supporto = piattaforma di base portante; (sfep) terminali flangiati speciali = pezzi speciali flangiati di accoppiamento terminale; (ssbc) struttura di sostegno carroponte = struttura di sostegno gru a ponte; (tvdwi) Throttling Venturi Deep Water Intake = stozzatura Venturi per aspirazione acque profonde; (tcpwr) telaio trasportabile con numerosi argani elettrici per la discesa delle funi = telaio trasportabile con molti argani elettrici per la discesa delle funi; (ut) tubo in salita = tubo di salita; (wl) livello dell’acqua = livello acqua.
Le seguenti legende integrano la legenda della Figura 1, in quanto l’impianto di desalinizzazione è montato sulla struttura galleggiante della Figura 1 che supporta l’impianto progettato per l’estrazione di calcio e carbonio dalle acque profonde, dopo il montaggio delle tubazioni sottostanti e lo smantellamento delle attrezzature del cantiere.
Legenda alfabetica.
(A) vasca di arrivo dell’acqua salata; (B) filtro di ingresso dell’acqua salata con valvola di ritegno incorporata; (C) tubo di ricircolo dell’acqua e pressurizzazione dinamica o cinetica della pompa elettrica; (D) livello nominale della vasca superiore; (E) circuito di lavaggio e rigenerazione delle resine a scambio ionico; (F) miscelazione del serbatoio superiore e troppopieno dell’acqua desalinizzata; (G) mini impianto di produzione di acqua deionizzata; (H) vasca di stoccaggio dell’acqua desalinizzata; (I) rete di distribuzione dell’acqua desalinizzata; (L) serbatoio di accumulo dell’acqua demineralizzata; (M) serbatoio del liquido di rigenerazione; (N) acqua di ingresso discendente; (O) acqua di uscita con calcio e carbonio.
Legenda numerica:
(1) pompa di alimentazione doppia rovesciata sul lato di aspirazione; (2) turbina sommersa con alternatore incorporato; (3) livello nominale della vasca dell’acqua da desalinizzare; (4) tubo per l’alimentazione dell’acqua per la desalinizzazione; (4.1) pezzo speciale per l’introduzione di sfere con resine nel tubo di scambio ionico (forato nella parte inferiore); (5) tubo di scambio ionico; (5.1) cono tronco perforato incorporato nel tubo 5; (5.2) pezzo speciale per espellere le sfere dal tubo 5 (perforato su tutta la superficie esterna e collegato al tubo 6 tramite la slitta 5.3); (5.3) slitta in lamiera metallica per la guida delle sfere nel tubo 6; (6) tubo di discesa delle sfere per lo svuotamento; (6.1 pezzo speciale per la deviazione delle sfere dal circuito di scambio ionico al circuito di rigenerazione (forato sul fondo per il drenaggio dell’acqua); (7) valvole a ghigliottina automatiche per arrestare il movimento delle sfere (sono sempre aperte quando la sonda di livello minimo indica che il tubo 6 è vuoto d’acqua; (7.1) valvole a ghigliottina automatiche per arrestare il movimento delle sfere (si aprono una alla volta); (8) primo tunnel per il lavaggio a immersione delle resine; (9) percorso guidato delle sfere nel tunnel di immersione con un telaio aperto di barre di acciaio inossidabile mediante salite e discese con scivoli per la raccolta del liquido di svuotamento delle sfere; (10) tunnel per la rigenerazione delle resine a immersione; (11) secondo tunnel di lavaggio a immersione delle resine; (12) pompa di aspirazione del fango dal serbatoio di arrivo; (13) pompa elettrica di aspirazione del fango di lavaggio della resina; (14) pompa elettrica di aspirazione del fango di rigenerazione delle resine; (15) Telaio di supporto dell’impianto di demineralizzazione; (16) tubo di alimentazione acqua demineralizzata; (17) valvola a galleggiante per l’alimentazione di acqua demineralizzata; (18) valvola a galleggiante per la rigenerazione dell’alimentazione del liquido; (19) valvola di intercettazione motorizzata; (20) valvola di intercettazione manuale; (21) valvola di ritegno; (22) sonda di controllo della salinità; (23) sonda di controllo del pH. (24) sonda di controllo del livello minimo dell’acqua del tubo di svuotamento delle sfere; (25) agitatore sommerso.
Descrizione del sistema di sollevamento a base di calcio e carbonio dalle acque profonde .
Come si può osservare dalla FIG. 2, l’acqua entra da (N) nel tubo a forma di “U” che scende nelle profondità oceaniche ed esce da (O). Grazie al principio dei vasi comunicanti, le pressioni interne ed esterne dei tubi immersi sono identiche. Questo non solo permette di resistere a pressioni enormi, ma consente anche di sfruttare il peso della colonna d’acqua sulla pompa intubata, orientata verso il basso, per creare correnti intubate con un consumo energetico molto basso. Infatti, calcolando la posizione in cui installiamo la pompa elettrica, sotto la testa, ci assicuriamo che la curva di resistenza del condotto e la curva della pompa che inseriamo per la circolazione dell’acqua si incontrino sulla linea dello zero della testa geodetica, che è uguale a zero (coincidendo con i livelli di aspirazione e mandata della pompa). Pertanto, anche le energie di pressione e cinetica in aspirazione e mandata sono azzerate ciascuna essendo P1 = P2 e V1 = V2 (a causa della colonna d’acqua intubata sull’aspirazione della pompa appositamente calcolata) secondo la relazione H = 0 = (P2 – P1) / γ + (V22 – (V1 2 ) /2g. Ovviamente, nessuna pompa funziona con prevalenza zero e la pompa inizia appena a girare, trova il suo punto di funzionamento con pochi centimetri di prevalenza e una deviazione dalla portata nominale, che dipendono dalla precisione del calcolo. Un altro principio fondamentale su cui si basano questi sistemi è la teoria di Bernoulli che spiega le pompe Venturi che possono aiutare ad aspirare dalle profondità abissali, senza meccanica parte dell’acqua o del fango presente nel fondale marino. Infatti, la legge di Bernoulli afferma che: “Se il fluido scorre in un condotto dotato di una costrizione in cui V1 e V2 sono le velocità, S1 e S2 sono le rispettive superfici delle sezioni, P1 e Le pressioni manometriche P2 misurate in corrispondenza di queste sezioni, per il principio di conservazione dell’energia, stabiliscono la seguente relazione: P1 + ½ d V1 2 = P2 + ½ d V2 2La costanza del valore dell’espressione mostra che, maggiore è la differenza di velocità nelle rispettive sezioni, minore è la differenza di pressione, e viceversa. Pertanto, l’effetto della caduta di pressione attraverso il tubo che si verifica nel collo di bottiglia, dall’esterno, entra nel tubo in cui circola la superficie dell’acqua, una percentuale dell’acqua del fondale marino, che sale in superficie. Quest’acqua è ricca di molti minerali perché a grandi profondità, anche le sostanze insolubili vengono solubilizzate. Sono particolarmente ricche di calcio e precipitati di carbonio negli strati originari della Terra. Il calcio e il carbonio, salendo in superficie, vengono diluiti con la superficie dell’acqua e ritornano a reagire secondo la seguente reazione, che caratterizza l’equilibrio alcalino dell’acqua a pressione atmosferica: Ca2+(aq) + 2 HCO3- (aq). ↔ CACO3 + CO2 + H2O, riproducendo la superficie del carbonato di calcio idrogeno che esiste solo in soluzione: CO2(g) + H2O + CaCO3(s) ↔ Ca(HCO3)2. Il carbonato di calcio idrogeno, nelle giuste proporzioni, rende possibile la formazione di gusci calcarei e della struttura ossea delle specie ittiche, il ripristino delle barriere coralline e contribuirà a ripristinare il pH marino al livello originale, precedente all’era industriale, mentre gli altri componenti, in particolare quelli a base di carbonio, creano le condizioni per lo sviluppo del fitoplancton e dello zooplancton. Sfortunatamente, la profondità media delle acque oceaniche, in corrispondenza delle pianure abissali, oscilla tra 3000 e 6000 m, ma in cambio sono caratterizzate dall’assenza di onde superficiali. Ciò ci consente di progettare piattaforme completamente galleggianti, che ancorate al fondale marino lontano possono mantenere la loro posizione entro limiti accettabili, nonostante le correnti marine.
Di fondamentale importanza sono le pompe idrauliche da utilizzare, che devono essere protette dalle specie ittiche di grandi dimensioni che potrebbero metterle fuori uso. Per questo e altri motivi pratici sono state scelte le pompe semiassiali e assiali canalizzate, per le quali è sufficiente immergerle all’interno dei tubi di sollevamento e appoggiarle su un anello saldato all’interno del tubo. È preferibile, tuttavia, che queste pompe elettriche siano leggermente modificate in modo da poter funzionare sul lato discendente del tubo (dt) con il lato di aspirazione in alto, inoltre, non presentano l’ampio intervallo di prevalenza che si utilizza negli impianti terrestri. È conveniente lavorare con prevalenze molto basse per risparmiare energia. Il compito di vincere la resistenza del circuito è affidato all’energia della pressione dell’acqua superficiale. I cavi di alimentazione devono uscire dal lato di aspirazione, che avrà un proprio occhiello di sollevamento.
Ipotizzando di fornire un impianto di estrazione di calcio e carbonio su un fondale marino posto a una profondità di 6 km, e quindi, con la discesa del tubo di 12 km in totale (dt) e risalita (ut), Dn 1400 che contiene anche la pompa elettrica nel tratto (dt), con una portata di 4.000 L/sec, V = 2,6 m/sec, le perdite di carico in m / km calcolate con la formula di Bazin (1.000*4*V2/C2*D) dove (C= 87/(1+2g/√D) e un coefficiente di rugosità g=16, sono 4,11 m/km, per un totale di 49,32 m. Le cadute di pressione localizzate in 2 colli di bottiglia venturi con D2 = 700 mm (V2 = 10,4 m / s) sono pari a 5,51 m (2*0,5 * V2 2 /2g); le perdite di carico nel 180 gradi curva, è uguale a 0,34 m (2*0,5* V1 2 /2g), le perdite di carico nell’elemento dell’uscita finale dell’acqua stimate a 0, 34 m.
Pertanto, la prevalenza necessaria per la circolazione di 4000 l/sec in questo circuito è di circa 55,5 m (49,32 + 5,51 + 0,34). Installando la pompa elettrica a una profondità di 54 m dalla superficie (55,5 / 1,025), considerando che la densità dell’acqua di mare è di 1,025 t/m³, sceglieremo una pompa elettrica che funzioni per fornire la portata richiesta con una prevalenza di soli 0,2 m, poiché nessuna pompa può funzionare a prevalenza zero. Sarà la resistenza idraulica effettiva del circuito a stabilire il punto di funzionamento preciso della pompa, ma sempre entro pochi cm di differenza rispetto alla prevalenza. Considerando un ritorno totale del 70% della pompa elettrica, il consumo di energia sarebbe: (N=Q*H*1,025*102*0,7) = 11,5 kW.
Questo impianto, progettato per il sollevamento di carbonio e calcio, può anche produrre energia. Infatti, ad esempio, se installiamo la pompa sotto una turbina idraulica intubata, che lavora con una portata di 4000 L/s e un dislivello di 15 m, non aumentiamo la potenza del motore della pompa, è sufficiente installare la pompa e la turbina a una profondità di 69 m invece di 54 m a causa delle altre perdite del circuito, calcolate in precedenza. Se l’efficienza della turbina con il suo alternatore è pari a 0,8, l’energia prodotta sarà di 470,58 kWh (4000*15*0,8/102). Di fatto, questo circuito è completamente aperto alla superficie e con l’immissione di acqua superficiale, una volta superato lo stato di inerzia, nella fase di discesa sviluppa l’energia cinetica fornita continuamente dalla superficie. Tutto il peso della colonna d’acqua di 69 m agisce sulla pompa, la turbina produce l’energia calcolata sopra (che è stata sottratta della perdita di energia nei tubi (54 m). Non ci sono costi energetici per il sollevamento dell’acqua, poiché l’acqua non deve superare il livello del mare. Un circuito aperto non è simile a un circuito chiuso, per il semplice fatto che la pressione dinamica nel circuito chiuso non può rinnovarsi con l’ingresso di nuova acqua, come accade nel circuito aperto. Infatti, il rinnovamento della pressione dinamica non è altro che l’energia cinetica della superficie dell’acqua che va al posto dell’acqua spostata in profondità. Questa energia può esistere solo se aspira acqua dalla superficie in un senso e porta la pompa alla profondità calcolata per superare le perdite di pressione dei tubi e della turbina con la massa della colonna d’acqua canalizzata, che si muove all’interno del tubo, sotto la pressione atmosferica. All’uscita della pompa e della turbina, si può dire che l’acqua non ha peso, non dovendo superare il livello del mare. Come scritto, basta superare le resistenze di attrito, che possono essere superate aumentando la prevalenza positiva sulla pompa, senza aumentare la potenza del motore che aziona la pompa. I principi idraulici sulla conservazione dell’energia legislati da Bernoulli si limitano al confronto tra pressione e velocità dell’acqua, dimostrando che l’energia si conserva perché aumentando la velocità diminuisce la pressione e viceversa. Non si applicano ai circuiti aperti, inseriti nei volumi idraulici più, alimentandoli all’infinito. In tali circuiti, senza l’inclusione della turbina, l’energia in eccesso prodotta nella discesa dell’acqua si disperderebbe in calore per attrito nelle tubazioni e all’uscita della pompa, insieme alle altre perdite di carico già calcolate nell’esempio precedente (54 m). Ciò significa che i principi di conservazione dell’energia sono sempre validi, ma in un sistema molto più ampio, che include anche i principi della termodinamica e le energie esterne, come la gravità, che partecipano altrimenti se la massa è in movimento o ferma. Conta sopra la direzione del movimento, la velocità, la pressione dinamica nella sezione di passaggio. Nulla a che vedere con la pressione statica, che non essendo in movimento,L’acqua può essere trasmessa anche tramite un piccolo tubo, ma non serve a produrre energia. Pertanto, creando circuiti energetici aperti che partono dalle acque superficiali, all’interno di bacini sempre pieni, il bilancio energetico è sempre positivo perché partecipano al circuito forze esterne che lo alimentano incessantemente e utilizzano l’energia dell’acqua situata in superficie rispetto alla posizione della pompa. Se non ci perdiamo in infiniti calcoli energetici, facciamo semplicemente la differenza tra energia consumata ed energia prodotta, ringraziando la natura che ci permette di capitalizzare su queste opportunità trascurate dall’avvento dell’era industriale.
Allo stato attuale delle tecniche di desalinizzazione e demineralizzazione si distinguono tre tipologie di impianti: per evaporazione, per permeazione attraverso membrane e per scambio ionico. Attualmente, la differenza tra i tre sistemi sopra menzionati risiede soprattutto nel costo del trattamento. Il sistema evaporativo produce acqua priva di sali minerali e con pH acido, pertanto per l’utilizzo dell’acqua è necessaria una successiva mineralizzazione e neutralizzazione del pH.
La filtrazione con membrane comporta elevate pressioni di esercizio, quindi un elevato consumo energetico e un costo elevato delle membrane, che devono essere sostituite periodicamente.
Il processo con resine a scambio ionico prevede un complesso circuito di filtrazione, lavaggio e rigenerazione della resina, con flussi inversi che comportano la dispersione di parte delle resine nelle acque reflue dei processi.
Tutti i processi richiedono un elevato consumo energetico per il riscaldamento o per la circolazione dell’acqua pressurizzata nei sistemi di filtrazione e rigenerazione. I costi operativi si aggirano intorno a 1,5 euro/mc per gli impianti ad osmosi inversa, che sono i più diffusi, ma anche i costi di investimento sono significativi, pari a circa 1000 euro per m³/giorno di acqua desalinizzata prodotta. È ovvio che, con questi costi di produzione e investimento, l’acqua desalinizzata può essere utilizzata solo per scopi potabili. È impensabile utilizzarla per l’industria e l’agricoltura. Con la soluzione proposta, l’uso agricolo e industriale diventerebbe una realtà competitiva anche rispetto ai pozzi e ad altri sistemi di depurazione, che sono comunque costretti a trattare acque inquinate o con scarse esigenze di minerali. Infatti, l’acqua di mare, essendo ricca di sali minerali, se la desalinizzazione diventasse sostenibile, potrebbe diventare il miglior fertilizzante naturale per i terreni, potendo inviare la stessa acqua trattata su misura per il terreno di destinazione, sia in termini di sali minerali che di alcalinità. Per il trasporto dell’acqua desalinizzata su distanze considerevoli non ci sono problemi, perché con le doppie pompe di alimentazione accoppiate alle turbine idrauliche, anche il trasporto e il sollevamento dell’acqua diventano una fonte di energia, non di consumo. In effetti, la chiave per risolvere molti problemi ambientali ed energetici, tra cui la desalinizzazione, è realizzare circuiti idraulici e idroelettrici utilizzando in modo diverso pompe e turbine.
Allo stato attuale, il sistema di desalinizzazione meno utilizzato è quello a scambio ionico, ma questo sistema è il più adatto ad essere impiegato in combinazione con pompe e turbine a doppia alimentazione, non necessitando di alte temperature o pressioni di esercizio elevate come i sistemi concorrenti. Pertanto, l’elevato costo delle resine e del liquido reagente, necessario per la rigenerazione, può essere ampiamente compensato dal basso consumo energetico, dalla produzione di energia da parte dell’impianto e dai bassi costi di gestione e manutenzione. Inoltre, con la soluzione descritta di seguito, si risolve anche il problema della dispersione delle resine in acqua e nei liquidi di processo, poiché le resine sono contenute e circolanti (in acqua e reagenti chimici) in sfere di polietilene perforate con fori di dimensioni inferiori alle stesse. Possiamo affermare che la nuova soluzione è l’opposto delle attuali soluzioni a scambio ionico, in cui le resine sono bloccate e il liquido le attraversa, sia nella fase di reazione che in quelle di lavaggio e rigenerazione. Con il sistema proposto, le resine circolano nell’acqua e nel liquido rigenerante a basse velocità, con lunghi tempi di contatto, che garantiscono contatti capillari. Per la circolazione si sfruttano principi fisici, non energetici. Oltre il 90% dell’energia prodotta nell’impianto può essere immessa nelle reti elettriche pubbliche. Pertanto, l’impianto è composto da una parte chimica, una elettromeccanica e una idraulica.
La chimica dello scambio ionico.
Dalla letteratura scientifica si apprende che lo scambio ionico è un processo in cui gli ioni di una determinata specie vengono sostituiti sulla superficie di un materiale di scambio insolubile (resina a scambio ionico) con ioni di una specie diversa disciolti in soluzione. Esso si compone di due fasi: cationica e anionica. Nell’impianto proposto, che si sviluppa verticalmente, queste fasi avvengono separatamente in tubi di grande diametro (5) che fanno transitare a bassa velocità un’adeguata quantità di sfere in polietilene perforate come un setaccio, contenenti granuli di resine anioniche o cationiche in quantità proporzionale ai sali da assorbire, selezionati con un diametro maggiore del passaggio dei fori. Le resine a scambio ionico possono essere naturali o sintetiche.
Le resine naturali sono zeoliti (alluminosilicati) utilizzate soprattutto per l’addolcimento dell’acqua e per la rimozione dello ione ammonio.
Le resine sintetiche sono formate da polimeri fenolici che si presentano generalmente sotto forma di piccole sfere con un diametro compreso tra 0,3 e 1,3 mm e una densità di 1,2-1,3 kg/l. Possono essere di due tipi:
a) struttura cellulare: traslucida, bassa elasticità, maggiore capacità;
b) struttura macroporosa: opaca, elevata porosità, minore capacità;
La struttura di base dei due tipi è tuttavia identica, essendo entrambe ottenute tramite copolimerizzazione. La realizzazione delle resine sintetiche avviene generalmente attraverso un processo di copolimerizzazione tra stirene e divinilbenzene. Lo stirene svolge la funzione di matrice della resina, mentre il divinilbenzene serve a conferirle consistenza. Le principali proprietà delle resine a scambio ionico sono:
– La capacità di scambio è espressa in meq/L o eq/kg. È definita come la quantità di una resina a scambio ionico che può contenere piombo.
– La dimensione delle sfere di resina: l’importanza della dimensione risiede nel fatto che la cinetica e la velocità delle colonne di scambio ionico dipendono da essa. In generale, la velocità di scambio ionico è inversamente proporzionale al quadrato del diametro delle particelle.
La capacità di scambio cationico di una resina varia a seconda del tipo e della concentrazione della sostanza utilizzata per rigenerarla. Generalmente, la capacità di scambio di una resina sintetica varia tra 2 e 10 eq/kg di resina, mentre le zeoliti hanno una capacità di scambio cationico compresa tra 0,05 e 0,1 eq/kg di resina.
Spesso la capacità di scambio delle resine viene espressa in termini di grammi di CaCO3 per m3 di resina (g/m3) o grammi equivalenti per m3 (g eq/m3).
Livello rigenerativo: indica la quantità di rigenerante (HCl, H2SO4, NaOH) considerata al 100% necessaria per rigenerare un litro di resina. È espressa in grammi per litro di rigenerante di resina.
La capacità totale di scambio: rappresenta la concentrazione di siti attivi per unità di misura. Si riferisce a un’unità di volume (Eq/litro) o di peso (Eq/g) ed è un parametro specificato nelle schede tecniche delle resine.
La capacità operativa di scambio: è la quantità di ioni (Eq/litro o g CaCO3/litro) che una determinata resina a scambio in specifiche condizioni di lavoro in cui viene utilizzata.
Gli schemi procedurali variano a seconda dell’obiettivo del trattamento da effettuare.
Alcuni trattamenti classici realizzabili con le resine a scambio ionico sono: addolcimento, decarbonatazione (demineralizzazione parziale). Demineralizzazione completa, rimozione dei metalli pesanti specifica, ma sostanzialmente, scambio ionico, come l’ultrafiltrazione, se diventa sostenibile e l’energia è anche un ottimo sistema di purificazione di terze parti.
Come detto inizialmente, lo scambio ionico generalmente comporta lo scambio di uno ione presente sul gruppo funzionale della resina con uno ione avente la stessa carica presente in soluzione.
Allo stato dell’arte si distinguono cinque tipi di resine sintetiche a scambio ionico:
1) resine cationiche forti, 2) resine cationiche deboli, 3) resine anioniche forti, 4) resine anioniche deboli, 5) resine chelanti selettive per metalli pesanti.
– Le resine cationiche forti si comportano in modo simile a un acido forte e sono altamente ionizzate sia nella loro forma acida (R-SO3H) che in quella salina (RSO3Na) in un ampio intervallo di valori di pH.
– Le resine a cationi deboli presentano un gruppo funzionale acido debole, tipicamente un gruppo carbossilico (COOH). Queste resine si comportano come acidi deboli e, come tali, hanno un basso grado di dissociazione.
Le resine anioniche forti sono fortemente ionizzate grazie a gruppi basici forti come l’anione idrossile (OH) e possono essere utilizzate in tutto l’intervallo di pH. Grazie al gruppo idrossile OH sono spesso utilizzate per la deionizzazione dell’acqua.
– Le resine anioniche deboli sono portatrici di gruppi basici deboli e pertanto presentano un grado di ionizzazione che dipende dal pH, generalmente si ionizzano in intervalli di pH ristretti.
Le resine chelanti selettive per metalli pesanti si comportano come resine cationiche forti, presentando tuttavia un elevato grado di selettività nella capacità di chelare i cationi di metalli pesanti.
Si noti che le reazioni di scambio ionico sono vere e proprie reazioni chimiche di equilibrio e come tali reversibili. A questo proposito, il ciclo di lavoro di una resina è composto da due fasi: – la fase operativa detta anche “esaurimento” durante la quale le reazioni vanno da sinistra a destra (vale a dire, si ha la sostituzione degli ioni presenti sui gruppi funzionali con quelli presenti nella soluzione) e che terminano con la saturazione di tutti i gruppi funzionali. Questa fase, nell’impianto in questione, si svolge nei tubi a scambio ionico (5).
– La fase di carica detta anche “rigenerazione” in cui la reazione viene lasciata procedere da destra a sinistra ricaricando i gruppi funzionali con ioni originari della resina. Nella soluzione proposta, la rigenerazione avviene facendo passare le sfere di polietilene perforate, con la resina incorporata, in tunnel di immersione del liquido rigenerante e lavaggio (E), costituito da:
– Soluzioni basiche, tipicamente sostanze basiche tipo NaOH, NH4OH, nel caso di resine anioniche. In tal caso, ricaricare le resine con ioni OH-.
-Soluzioni acide, tipicamente a base di acidi forti (HCl, H2SO4) nel caso di resine cationiche. In questo caso, le resine vengono ricaricate con ioni H+.
L’alta concentrazione di ioni H+ e OH-, nei due casi, provoca, per la legge dell’azione di massa, lo spostamento della reazione verso sinistra con conseguente carica delle resine e rilascio degli ioni in soluzione che nella fase di esaurimento (5) erano stati assorbiti dalle resine. Si ottiene così un eluato generalmente composto da vari cloruri metallici (se si usa HCl, lo ione H+ carica la resina, mentre lo ione Cl- si lega al catione rilasciato dalla resina) o dai vari sali di sodio nel caso di utilizzo di NaOH (lo ione OH- carica la resina, mentre lo ione Na+ si lega agli anioni rilasciati nella rigenerazione dalla resina per dare sali di sodio).
ES.: Ca +++ 2HCl → CaCl 2 +2H + ; SO4 — + 2NaOH → Na2SO4 + 2OH .
Le resine a scambio ionico, per il fatto che scambiano ioni idrogeno (cationici) e ioni idrossido (anionici), sono più propriamente definite resine cationiche nel ciclo acido (RH) e resine anioniche nel ciclo basico (R-OH), a causa delle caratteristiche degli ioni rilasciati che rendono l’acqua acida o basica.
Di seguito sono riportate alcune delle reazioni di scambio ionico per le resine sintetiche:
Resina cationica forte:
R-SO₃H + Na⁺ ↔ R-SO₃Na + H⁺ ; 2R-SO₃Na + Ca²⁺ ↔ ( R-SO₃ ) 2Ca + 2Na⁺ .
Resine cationiche deboli:
R-COOH + Na + ↔ R-COONa + H + ; 2R-COONa + Ca 2 + ↔ (RCOO) 2 Ca + 2Na +
Resina anionica forte:
RR’ 3 NOH + Cl – ↔ RR’NCl + OH – .
Resina anionica debole:
RNH₃OH + Cl⁻ ↔ RNH₃Cl + OH⁻ ; 2RNH₃Cl + SO₄²⁻ ↔ ( RNH₃ ) ₂SO₄ + 2Cl⁻ .
Esempio di scambio e rigenerazione .
Rimozione degli ioni sodio (Na+) e calcio (Ca2+) dall’acqua mediante una resina cationica forte. Reazione: R-H + + Na + → R-Na + + H + ; 2R – Na + + Ca2 + → R2 – Ca2 + + 2Na +
Rigenerazione:
La rigenerazione viene effettuata con acido cloridrico (HCl) e cloruro di sodio (NaCl)
R – Na + + HCl → R – H + + NaCl; R 2 – Ca 2+ + 2NaCl → 2R – Na + + CaCl 2 .
La selettività di una resina, ovvero la capacità di uno ione presente in soluzione nei siti attivi di scambiarsi con essi piuttosto che con altri, dipende dalla natura e dalla valenza dello ione, dal tipo di resina, dalla sua saturazione, nonché dalla concentrazione di uno specifico ione in soluzione. Generalmente tale selettività rimane valida in un intervallo di pH ristretto. Tipicamente, la scala di selettività, o se vogliamo dire l’affinità di scambio della resina cationica, risulta essere:
Li + < H + < Na+ < NH4 + < K + < Rb + Ag + Mg 2+ < Zn 2+ < Co 2+ < Cu 2+ < Ca 2+ < Sr 2+ < Ba 2+ ; mentre per le resine anioniche è: OH – <<< F – < HCO – < Cl – < Br – < NO 3 – < ClO 4 –
Negli attuali sistemi di scambio ionico, la fase operativa prevede, generalmente, il passaggio di acqua in un serbatoio di resina riempito con un flusso d’acqua che deve essere mantenuto entro determinati limiti per garantire tempi di scambio adeguati. I dati caratteristici sono molto variabili in funzione della quantità di sali e del pH: il flusso operativo è compreso tra 5 e 50 litri/h/litro di resina. È molto difficile gestire e controllare l’intero processo, soprattutto se si deve desalinizzare un grande flusso d’acqua. Anche la fase rigenerativa, attualmente, non è facile da gestire. Essa è suddivisa in tre sottofasi.
a) Lavaggio in controcorrente (backwash): acqua in flusso ascendente, velocità di flusso pari a 10-15 m/h, 50-70% dell’espansione del letto di resina. Questo lavaggio serve a eliminare eventuali percorsi preferenziali formatisi durante la fase di scambio e a rimuovere le impurità che potrebbero essersi formate nel letto durante la fase di scambio. La durata di questa fase, negli impianti esistenti, è di circa 15 minuti.
b) La rigenerazione può essere acida o basica a seconda che si tratti rispettivamente di una resina a scambio cationico o anionico. Le soluzioni sono soluzioni diluite di acido o base la cui percentuale disciolta dipende dalla forza (grado di dissociazione) della stessa. Ad esempio, per ricaricare una resina cationica si possono utilizzare soluzioni acide come:
5 – 10 % di HCl con flusso di 3 -4 l/h/l di resina.
1 – 3 % di H2SO4 con flusso di 10 – 15 l/h/l di resina.
c) Lavaggio finale che viene effettuato con acqua demineralizzata a flusso discendente in due fasi:
una prima fase al flusso della fase rigenerativa per lavare l’acido residuo;
una seconda fase alle condizioni operative per un volume totale di acqua pari a 6 – 9 volumi di resina.
I nuovi sistemi elettromeccanici e idraulici di scambio ionico.
La lunga introduzione, sopra riportata, che riassume lo stato dell’arte dei processi chimici e fisici che governano il complesso sistema di scambio ionico, è essenziale per comprendere le ragioni che hanno portato alla nascita di questa invenzione. Infatti, i cicli di lavoro degli attuali sistemi che utilizzano lo scambio ionico sono il punto di partenza per la progettazione di questi nuovi impianti, che non devono stravolgere i principi di base, ma solo renderli più economici, soprattutto combinandoli con la produzione di energia idroelettrica a basso costo, che la vendita agli operatori, di fatto, riduce il costo della desalinizzazione. Infatti, l’energia idroelettrica prodotta senza il classico salto idraulico è molto più economica dell’attuale energia idroelettrica, non richiedendo la costruzione di dighe e bacini. Si tratta semplicemente di sfruttare l’energia di posizione dell’acqua posta nella parte alta di un sistema idrico, che rimane sempre piena per sfruttare le condizioni idrauliche favorevoli a fini energetici. Pertanto, gli impianti, con scambio ionico, combinati con la produzione di energia, oltre alla desalinizzazione e alla demineralizzazione, potrebbero avere anche altre applicazioni di depurazione, in modo che anche l’acqua dolce, in molti casi, anche quando estratta dal sottosuolo, debba essere privata di sostanze indesiderate a causa delle numerose infiltrazioni dovute a sostanze chimiche utilizzate in agricoltura, nell’industria, nelle attività urbane, infiltrazioni di solventi e metalli radioattivi rilasciati in prossimità delle trivellazioni con il sistema di fratturazione idraulica con solventi e materiali inerti ad alta pressione. Certamente, anche l’ultrafiltrazione può essere combinata con la produzione di energia idroelettrica, riducendo i costi operativi, ma la maggior parte dell’energia verrebbe consumata nello stesso impianto, mentre il costo per la sostituzione delle membrane usurate non verrebbe risolto. Inoltre, è necessario chiarire che lo stato dell’arte non riguarda la desalinizzazione dell’acqua di mare, ma solo delle acque salmastre, poiché la desalinizzazione dell’acqua di mare costerebbe circa 3,5 volte i costi attuali, che già non sono sostenibili per un’ampia scala di occupazione. Infatti, nel processo di osmosi inversa, l’acqua desalinizzata viene messa in comunicazione con acqua dolce attraverso una membrana permeabile solo al solvente; applicando sul lato della soluzione salina una pressione superiore a quella generata dall’osmosi, si inverte la normale direzione di diffusione e il solvente tende a lasciare la soluzione con un contenuto di sali più elevato. Il processo non è ancora utilizzato per la desalinizzazione dell’acqua di mare, poiché, essendo la pressione osmotica tra l’acqua di mare (salinità media: 35 g/l) e l’acqua distillata pari a circa 22 bar, la pressione corrispondente necessaria per ottenere un flusso apprezzabile di solvente attraverso la membrana può anche superare i 100 bar. Il processo è invece un’applicazione per la desalinizzazione di acqua salmastra con una salinità inferiore a 10 g/l. Nella stessa proporzione aumenteranno anche i costi energetici dei processi evaporativi,mentre con lo scambio ionico proposto aumenta solo il costo degli additivi chimici e delle quantità di resine necessarie.
Prima di iniziare la descrizione del processo, è opportuno fornire le didascalie delle figure che illustrano l’impianto.
Legenda alfabetica: (A) vasca di arrivo dell’acqua salata; (B) filtro di ingresso dell’acqua salata con valvola di ritegno incorporata; (C) tubo di ricircolo dell’acqua e pressurizzazione dinamica o cinetica della pompa elettrica; (D) livello nominale della vasca superiore; (E) circuito di lavaggio e rigenerazione delle resine a scambio ionico; (F) miscelazione del serbatoio superiore e troppopieno dell’acqua desalinizzata; (G) mini impianto di produzione di acqua deionizzata; (H) vasca di stoccaggio dell’acqua desalinizzata; (I) rete di distribuzione dell’acqua desalinizzata; (L) serbatoio di accumulo dell’acqua demineralizzata; (M) serbatoio del liquido di rigenerazione.
Legenda numerica: (1) pompa di alimentazione doppia rovesciata sul lato di aspirazione; (2) turbina sommersa con alternatore incorporato; (3) livello nominale della vasca dell’acqua per la desalinizzazione; (4) tubo per l’alimentazione dell’acqua per la desalinizzazione; (4.1) pezzo speciale per l’introduzione delle sfere con resine nel tubo di scambio ionico (forato nella parte inferiore); (5) tubo di scambio ionico; (5.1) cono tronco perforato incorporato nel tubo 5; (5.2) pezzo speciale per l’espulsione delle sfere dal tubo 5 (forato su tutta la superficie esterna e collegato al tubo 6 tramite la slitta 5.3); (5.3) slitta in lamiera metallica per la guida delle sfere nel tubo 6; (6) tubo di discesa delle sfere per lo svuotamento; (6.1) pezzo speciale per la deviazione delle sfere dal circuito di scambio ionico al circuito di rigenerazione (forato sul fondo per il drenaggio dell’acqua); (7) valvole a ghigliottina automatiche per arrestare il movimento delle sfere (sono sempre aperte quando la sonda di livello minimo indica che il tubo 6 è vuoto d’acqua; (7.1) valvole a ghigliottina automatiche per arrestare il movimento delle sfere (aprire una alla volta); (8) primo tunnel per il lavaggio a immersione delle resine; (9) percorso guidato delle sfere nel tunnel di immersione con un telaio aperto di barre di acciaio inox mediante salite e discese con scivoli per la raccolta del liquido di svuotamento delle sfere; (10) tunnel per la rigenerazione delle resine a immersione; (11) secondo tunnel di lavaggio a immersione delle resine; (12) pompa di aspirazione del fango dal serbatoio di arrivo; (13) pompa elettrica di aspirazione del fango di lavaggio della resina; (14) pompa elettrica di aspirazione del fango di rigenerazione delle resine; (15) telaio di supporto dell’impianto di demineralizzazione; (16) tubo di alimentazione dell’acqua demineralizzata; (17) valvola a galleggiante per l’alimentazione dell’acqua demineralizzata; (18) valvola a galleggiante per l’alimentazione del liquido di rigenerazione; (19) valvola di intercettazione motorizzata; (20) valvola di intercettazione manuale; (21) valvola di ritegno; (22) sonda di controllo della salinità; (23) sonda di controllo del pH. (24) sonda di controllo del livello minimo dell’acqua del tubo di svuotamento delle sfere; (25) agitatore sommerso.
Le figure 2, 3 e 4 riportano le sezioni dei piani altimetrici A, B e C.
Annotazioni sui principi idraulici e sul fluido utilizzato.
Affinché si produca la massima energia cinetica in un gruppo pompa-turbina, posto sotto una prevalenza che scarica l’acqua in profondità, all’interno dello stesso bacino, è necessario che l’acqua venga aspirata dal punto più alto dell’impianto e arrivi direttamente alla pompa posta nel punto più basso del sistema. Infatti, è noto che un corpo in movimento (inclusa l’acqua) aumenta la sua forza (F = m * a), sia se si muove orizzontalmente che verticalmente. Ovviamente, nel caso dell’acqua, se si muove in orizzontale l’accelerazione deve fornire tutta l’accelerazione del motore della pompa, se si muove verticalmente, nella direzione della forza gravitazionale, all’accelerazione fornita dalla pompa, si aggiunge anche l’accelerazione gravitazionale (g = 9,81 m/s² Ma non è sufficiente orientare la pompa verso il basso e sfruttare la prevalenza idrostatica, perché la massa d’acqua che si muoverebbe senza l’intubazione verticale sarebbe solo quella intorno alla pompa, quindi la turbina produrrebbe pochissima energia. L’intubazione dell’acqua superficiale è essenziale per fornire all’intera colonna d’acqua sopra la pompa l’energia di movimento. Pertanto è necessario utilizzare un tubo di discesa (c) per ogni gruppo pompa-turbina. D’altra parte, questa necessità è intuitiva, poiché anche le turbine che sfruttano il salto idraulico alla pressione atmosferica sono collegate individualmente al serbatoio superiore. Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, non è la portata combinata con la caduta di pressione a produrre nella tradizionale energia idroelettrica, ma il flusso d’acqua trasformato in energia cinetica (o dinamica) realizzata nel percorso che alimenta la turbina (P = η*1000*Q*Hu/102).
Nell’energia idroelettrica tradizionale non si commettono errori di calcolo perché, facendo scorrere l’acqua alla pressione atmosferica e non riciclandola, tutta l’energia statica recuperata dalle perdite di carico viene trasformata in energia cinetica. Ma l’energia idroelettrica tradizionale avrebbe dovuto essere l’eccezione che conferma la regola, tuttavia, per gli esperti, è diventata la regola, e nessuno vuole approfondire l’utilizzo dell’energia superficiale dell’acqua, sfruttando la posizione all’interno dello stesso volume d’acqua, cosa che può essere fatta ovunque senza costruire dighe e grandi bacini idraulici. Infatti, nel caso di impianti sempre pieni d’acqua, non avendo un salto idraulico da sfruttare, per produrre energia cinetica è necessario sfruttare la differenza di posizione relativa all’interno dello stesso volume d’acqua, quindi gli impianti e le pompe devono essere progettati in modo diverso. È necessario intubare l’acqua superficiale per sfruttare la sua energia di posizione rispetto alla posizione della pompa e della turbina, che, collegate in serie, funzionano come un’unica macchina: la pompa vince lo stato di inerzia e mantiene il movimento nel tempo permettendo all’accelerazione di gravità di produrre più energia cinetica di quanta ne spenda la pompa, mentre la turbina utilizza l’energia totale per produrre elettricità attraverso l’alternatore incorporato o collegato. È ovvio che se solo ponessimo la pompa intubata sotto un’oscillazione di 10 o 20 m di colonna d’acqua, non essendoci resistenza idraulica al flusso, si creerebbe un grande squilibrio idraulico, poiché tutta l’energia cinetica sviluppata dalla colonna d’acqua, a causa dell’accelerazione di gravità sulla pompa, non trovando contrasto, a parte l’attrito delle molecole d’acqua, verrebbe dispersa in calore. Infatti, la pressione statica dell’acqua, al fatto che il liquido è incomprimibile, non si oppone all’energia cinetica. Pertanto, la velocità aumenterebbe entro i limiti consentiti e la pompa si danneggerebbe in breve tempo, non riuscendo a controllare il flusso d’acqua che avrebbe avviato. Inserire una turbina dopo la pompa, oltre ad essere una soluzione energetica razionale, è anche l’elemento di bilanciamento delle forze generate. Pertanto, con il sistema proposto possiamo produrre energia nella turbina tramite il volano energetico costituito dalle masse in movimento nella direzione della forza gravitazionale, scaricando l’acqua nel bacino aperto, o in una sezione aperta collegata al serbatoio superiore, con una piccola velocità residua all’uscita della turbina. La perdita di carico da calcolare per questo scarico è più o meno la stessa che avrebbe con lo scarico dell’acqua nell’atmosfera (V 2/2g). È altrettanto ovvio che senza l’intubazione dell’acqua da quella parte della superficie non potremmo produrre l’energia cinetica che viene utilizzata per produrre elettricità, poiché l’acqua che alimenterebbe la pompa circonderebbe la pompa, dotata di una sola pressione statica. Queste sono le ragioni per cui nello schema di Fig. 1 ogni pompa è collegata con una bocca di aspirazione al serbatoio superiore e per questo motivo questo tubo è stato chiamato tubo di pressurizzazione dinamica. Infatti, la pressione statica in un circuito chiuso può essere trasmessa con un piccolo tubo (basti pensare al famoso esperimento di Pascal che con un tubo pieno d’acqua posto verticalmente, rompe una botte di legno), mentre per dare a una portata di pressione dell’acqua dinamica (o cinetica), è necessario che la pressione unitaria sia moltiplicata per la sezione di passaggio dell’acqua (10 m di colonna d’acqua equivalente a 1 kg/cm2). Se abbiamo una sezione di passaggio di 100 cm2 e vogliamo trasmettere dinamicamente l’intera pressione di dieci metri di colonna d’acqua, questa sezione deve essere mantenuta ed estesa considerando le perdite di carico per non perdere energia cinetica. Questo deve coprire l’intero percorso del circuito, compreso il corpo della pompa. Quindi, se vogliamo una pompa a doppia alimentazione che invia acqua alimentata dal bacino inferiore (sempre con un’oscillazione positiva) con l’energia dinamica dell’acqua proveniente dal serbatoio (F), il passaggio nelle sezioni della pompa deve essere adattato alla somma dei due flussi. In tali condizioni, all’uscita della pompa avremo un unico flusso e un’unica pressione, che si avvicinerà alla somma della portata e della pressione massima in ingresso, più quella fornita dalla pompa, meno le perdite di carico del circuito. Questa applicazione è confermata anche dalla teoria di Torricelli che ha dimostrato che la velocità di uscita dell’acqua verso un foro praticato nella parete di un serbatoio d’acqua sotto una determinata prevalenza idraulica (h) si calcola con la formula √2 * g * h, indipendentemente dalla profondità effettiva del serbatoio. Ovviamente, questa conferma deve essere interpretata solo come la certificazione dell’esistenza di una località di energia idrica superficiale. Ma per sfruttare quell’energia per la generazione di elettricità nello stesso volume d’acqua o in impianti sempre pieni, riciclando l’acqua, sono necessarie modifiche alle pompe e ai circuiti idraulici attualmente utilizzati, poiché allo stato attuale dell’arte nessuno ha fatto le giuste riflessioni tecnico-scientifiche. Gli stessi uffici brevettuali, nelle precedenti domande del sottoscritto, hanno dichiarato tali domande contrarie ai principi di conservazione dell’energia, non distinguendo la differenza tra circuiti semplici e complessi. Infatti, i principi idraulici della legislazione sulla conservazione dell’energia non includono circuiti idraulici complessi realizzati all’interno dello stesso volume d’acqua, che possono alimentare all’infinito circuiti interni, considerando il bacino sempre pieno, quindi rispettando i principi legislativi. Con l’intubazione dell’acqua superficiale e l’accoppiamento sotto la testa delle pompe con le turbine, infatti,All’interno dello stesso volume d’acqua si realizzano numerosi sistemi idraulici separati dall’acqua statica, costituiti da gruppi pompa-turbina. Ciascun gruppo produce energia elettrica, per differenza tra consumo e spesa energetica, indipendentemente dagli altri gruppi, attingendo a una fonte energetica comune, ovvero l’energia della superficie dell’acqua e la pressione atmosferica. Il sistema può anche produrre energia sollevando acqua da un bacino all’altro, purché il circuito sia sempre pieno e l’acqua da sollevare venga immessa nel circuito di ricircolo del bacino superiore tramite l’alimentazione di una pompa a doppia bocchetta posta sotto la prevalenza, pressurizzata dinamicamente dall’altezza idrostatica del bacino superiore sulla seconda bocchetta di aspirazione.
Ovviamente, in un bacino sempre pieno, anche la pressione statica si disperde. Queste considerazioni non necessitano di essere dimostrate con prototipi perché, se fossero vere, non esiterebbero le correnti marine e le condotte sottomarine potrebbero non scaricare l’acqua nel fondale profondo con energie cinetiche ridotte. Se ciò accade è proprio perché la parte del tubo di scarico in superficie, la pressione statica interna ed esterna al tubo si bilanciano, mentre l’energia sviluppata all’interno del tubo con l’inserimento della pompa sotto la pressione idrostatica contenuta nello stesso tubo, comunicando con il serbatoio superiore e con l’atmosfera, non trova opposizione, a parte la famosa V 2 /2g.
Un’altra autorevole conferma ci viene dal celebre scienziato Albert Einstein, il quale, con le sue teorie della relatività, dimostrò che materia ed energia possono essere considerate un’unica entità, poiché l’una può trasformarsi nell’altra secondo una precisa relazione matematica. Una conferma pratica di questa affermazione la troviamo nell’azione del vento, che può generare elettricità attraverso le turbine eoliche, ma può anche rompere l’equilibrio inerziale tra troposfera e idrosfera, creando energia cinetica nelle correnti oceaniche. Questo, a mio avviso, è l’aspetto energetico più sottovalutato al mondo, perché anche noi possiamo rompere artificialmente questo equilibrio, mediante l’immissione di un piccolo flusso d’acqua, una pompa posizionata in profondità e la concentrazione di tutta l’energia cinetica prodotta sulle pale di una turbina idraulica. Non esiste alcuna legge di conservazione dell’energia che possa impedirlo e non c’è bilancio energetico da rispettare, se non quello tra l’energia consumata e quella prodotta, poiché attingiamo energia da una fonte inesauribile. La differenza tra energia consumata ed energia prodotta è immensa, a favore dell’energia prodotta, perché non ci troviamo in un sistema isolato come il pendolo di Newton. In effetti, tutto il peso della colonna d’acqua intubata (m * g * h) acquisisce energia cinetica (1/2 mv²) frenata dalle pale della turbina, che produce elettricità tramite un alternatore collegato, sotto il peso delle masse d’acqua convogliate sulla turbina per effetto della gravità e della pressione atmosferica, una volta che le masse d’acqua sono state spostate verso il basso per mezzo della pompa. Infatti, Einstein afferma che l’energia fornita non aumenta la velocità del corpo, ma la sua massa: il corpo diventa sempre più “pesante”. Ciò si riflette anche nei calcoli pratici della prevalenza delle pompe di sollevamento, che viene sottratta dalla prevalenza positiva sul lato di aspirazione, essendo considerata a tutti gli effetti un’energia. Questa energia diventa ancora più importante se invece di sollevare l’acqua utilizziamo pompe per produrre energia. In questo caso, è conveniente che le pompe orientino il flusso nella direzione della forza di gravità e della pressione atmosferica. Utilizzando questo sistema, la differenza tra l’energia utilizzata e quella prodotta diventa enorme perché l’acqua in superficie ha la stessa densità dell’acqua sottostante e, quindi, non ha bisogno di risalire in superficie, se ci troviamo in un bacino di piccole dimensioni (l’acqua cambia semplicemente posizione). La produzione di energia è enorme, come avviene negli impianti idroelettrici terrestri, a pressione atmosferica, perché all’uscita della turbina la pressione idrostatica dell’acqua non può contrastare l’energia cinetica residua. Infatti, poiché l’acqua è incomprimibile, a qualsiasi profondità si trovi all’uscita, la resistenza idraulica all’uscita è sempre la stessa (v² / 2g). Pertanto, il consumo energetico può essere moltiplicato per cento, duecento, ecc. Dipende solo dalla colonna d’acqua, che grava sulla pompa e sulla turbina.
Le doppie pompe di alimentazione sul lato di aspirazione, utilizzate in questo sistema, non esistono, come descritto sopra, per un’errata interpretazione dei principi della fluidodinamica, che ha portato a enormi sprechi in tutti i settori dell’attività umana, ma sono semplici da realizzare modificando l’alimentazione delle pompe esistenti, non la tecnologia costruttiva delle stesse. Infatti, alimentando la girante dall’esterno tramite due confluenze (curve o innesti con angoli diversi) canalizzate internamente, in modo che i due flussi si incrocino e alimentino la girante della pompa in quattro settori separati, disposti diagonalmente, due alimentati con acqua da sollevare e due alimentati con acqua riciclata dall’alto, dotata di elevata pressione idrostatica. Bilanciando in questo modo la spinta idraulica sulla girante e sui cuscinetti, e facendo penetrare i flussi in profondità nella girante, in modo che non entrino in contatto prima di essere trascinati dalla girante stessa, è possibile trasformare tutti gli impianti idraulici esistenti da assorbitori di energia a produttori della stessa, naturalmente anche modificando gli impianti e inserendo le turbine in serie alle pompe.
Partiamo dal cuore di una pompa, ovvero la girante, che può generare un flusso assiale, radiale o a pale e può essere aperta, chiusa o semichiusa, a seconda del corpo pompa in cui è montata. Esistono anche pompe a doppia girante, con alberi orizzontali e doppia alimentazione alla stessa pressione, che offrono prestazioni eccellenti, ma non le prendiamo in considerazione, poiché le pompe che proponiamo, per sfruttare simultaneamente i principi idraulici dei recipienti comunicanti e di Pascal, che consentono incrementi di portata e pressioni a basso consumo energetico, devono essere alimentate con pressioni idrostatiche diverse. Tutte le pompe possono essere modificate e alimentate con pressioni diverse. Ovviamente, con prestazioni e rendimenti diversi in funzione delle caratteristiche delle giranti attualmente montate. Con portate elevate e piccoli incrementi di pressione si utilizzeranno giranti assiali o semiassiali, con portate ridotte e pressioni maggiori si utilizzeranno giranti chiuse e una maggiore precisione di lavorazione, come avviene nelle pompe attuali. L’importante è capire che queste pompe non devono mai funzionare in aspirazione ma solo sotto pressione e che il flusso diviso che raggiunge quattro settori che arrivano direttamente all’ingresso della girante, con la rotazione della pompa, in ogni settore si alterna l’ingresso dell’acqua ad alta e bassa pressione, che hanno la stessa direzione, quindi la portata con pressione maggiore trasmette la sua pressione al flusso con pressione minore all’interno della stessa girante, che come è noto è progettata per aumentare la pressione dell’acqua dal centro alla periferia del rotore stesso. Ovviamente, all’uscita della pompa avremo solo un unico flusso con la somma della portata e della pressione maggiore. Questa non è altro che l’applicazione dinamica del principio di Pascal, che con la tecnologia attuale è semplice da implementare. La Figura 6 mostra la variazione di una pompa con girante assiale, la Figura 7, quella di una pompa con girante chiusa.
Descrizione del funzionamento dei processi di desalinizzazione e demineralizzazione.
L’acqua da desalinizzare contenuta nella vasca (A) (mantenuta sempre al livello massimo da un apposito regolatore di livello idraulico) viene aspirata attraverso i filtri (B) e una valvola a saracinesca motorizzata (19) da una delle due bocche di aspirazione della pompa a doppia alimentazione (1). L’altra bocchetta di aspirazione è alimentata dal tubo di ricircolo e pressurizzazione dinamica (C) proveniente dal serbatoio superiore (F). Pertanto, in queste condizioni, la turbina (2) produce la massima energia consentita dal sistema. In ogni caso, l’uscita della turbina è collegata al tubo (4) di ampia sezione dal quale l’acqua sale allo scambiatore di ioni (5) dove galleggiano sfere di polietilene perforate sospese nell’acqua, che fungono da setacci in cui galleggiano i granuli di resina a scambio ionico sintetica, selezionati con un diametro maggiore dei fori di passaggio dell’acqua. Pertanto, l’uscita del tubo di scambio ionico raggiunge il serbatoio superiore (F), l’acqua e le sfere con le resine. Il principio per cui le sfere di polietilene circolano insieme all’acqua nel tubo a scambio ionico (5) si basa sulla densità del polietilene, che è leggermente inferiore a quella dell’acqua pura (950 kg/m³). Quindi, supponendo di realizzare sfere forate del peso di 950 grammi, dotate di un tappo filettato, possiamo inserire fino a 50 grammi di resina che ha una densità di 1,2-1,3 kg/l a secco, in modo che circolino liberamente nell’acqua pura delle resine e le facciano galleggiare in ambiente marino. Mentre il volume di resina umida aumenta del 50-70%, il peso specifico delle resine diventa (0,7-0,8 kg/l), quindi possiamo supporre che le resine galleggino all’interno delle sfere di polietilene, anche in acqua pura. Questa condizione è ideale per lo scambio ionico con il volume d’acqua contenuto nella sfera, certamente più efficace di un flusso d’acqua che passa attraverso un letto compatto di resine. Ciò implica un notevole risparmio sulla quantità di resine necessarie.
Per il corretto funzionamento dell’impianto, nella vasca (F) le sfere che contengono le resine devono essere svuotate dall’acqua e inviate al circuito di rigenerazione (E). Pertanto, nella vasca (F), come si può vedere da un dettaglio estratto dalla “Fig. 1” e in vista dall’alto nella “Fig. 2”, un elemento speciale (5.2) è collegato verso l’alto allo scambiatore di ioni (5) forato su tutta la superficie esterna e collegato, tramite una piastra di acciaio scorrevole (5.3), al foro di ingresso del tubo di discesa e svuotamento delle sfere (6), posizionato al di sopra del livello di troppo pieno della vasca F (D). Pertanto, nel tubo (6) le sfere vengono svuotate dall’acqua e contengono solo le resine. L’acqua recuperata dal tubo di discesa delle sfere (6) viene reimmessa nell’impianto attraverso la valvola di ritegno (21) e una valvola a saracinesca motorizzata (19) da una delle due bocche di aspirazione di un’altra pompa a doppia alimentazione (1). L’altra bocchetta di aspirazione è alimentata dal tubo (C) proveniente dal serbatoio superiore (F). Quando il tubo (6) è vuoto, la sonda di livello minimo (20) chiude la valvola (19) e apre un’altra connessione (C) che proviene anch’essa dal serbatoio F. Pertanto, anche in questo caso, entrambe le bocchette di aspirazione sono alimentate con acqua proveniente dal bacino F, con il livello idrostatico massimo, e producono la massima energia nella turbina 2, finché il livello dell’acqua nel tubo (6) non sale, il che, rilevato da un altro sensore (20), apre la valvola di scarico e chiude quella del tubo (C). Ovviamente, il lavaggio delle sfere con acqua è essenziale per passare da una fase all’altra del processo. Non può essere interrotto nemmeno quando entra acqua salata dal filtro di aspirazione (B), quindi utilizziamo due circuiti separati, entrambi dotati di pompe e turbine.
Ciò non penalizza le prestazioni dello scambio ionico, ma aumenta le prestazioni complessive dell’impianto energetico. L’impianto di desalinizzazione può essere realizzato anche con il riciclo delle sfere e con pompe normali, ma i due nuovi prodotti vengono combinati per costruire sistemi con prestazioni superiori e multidisciplinari. Infatti, essendo l’impianto progettato anche per generare energia, è necessario l’utilizzo di pompe a doppio combustibile e garantire sempre, almeno su una delle due bocche di aspirazione collegate, un tubo di riciclo e pressurizzazione dinamica (C), dotando entrambe le connessioni di una valvola di intercettazione motorizzata (19). Con questo sistema si consente la pressurizzazione della pompa (1), e quindi la produzione di energia, anche durante la fase di caricamento dell’acqua da desalinizzare e quando non c’è acqua da recuperare dallo svuotamento delle sfere. Le sfere, vuote d’acqua ma contenenti le resine, accumulate verticalmente nel tubo (6), attraverso un apposito elemento (6.1) vengono trasferite, una alla volta, al circuito di lavaggio e rigenerazione (E). Infatti, osservando la Fig. 1, si può notare che le sfere per gravità vengono spinte contro la prima valvola a ghigliottina (7), che si apre con il consenso della sonda di livello minimo (20), lasciando passare le sfere (la seconda valvola è di riserva e rimane sempre aperta). Il circuito delle sfere attraversa senza soluzione di continuità il primo lavaggio (8), la rigenerazione (10) e il secondo lavaggio (11), che avvengono per semplice immersione, essendo le sfere guidate da un semplice telaio aperto, realizzato in barre di acciaio inox. Al termine del secondo lavaggio, le sfere vengono spinte contro la prima valvola a saracinesca (7), che le lascia passare una alla volta, poiché la seconda valvola a saracinesca deve impedire il riflusso dell’acqua dal tubo (5). Pertanto le sfere rimangono per un certo tempo in posizione tra una saracinesca e l’altra e, dopo la chiusura della prima, si apre la seconda inserendo la sfera nel flusso d’acqua proveniente dal tubo (4) attraverso lo speciale pezzo 4.1, appositamente forato nella parte inferiore. Anche il cono concentrico è perforato su tutta la superficie per consentire il passaggio dell’acqua senza perdite di pressione dal tubo (4) a (5).
L’intero sistema deve essere gestito globalmente, sia dal punto di vista chimico, per diluire la salinità dell’acqua in ingresso, sia da quello elettromeccanico e idraulico, per sfruttare le pressioni idrauliche disponibili e produrre così la massima energia. In condizioni di regime, l’acqua desalinizzata viene prodotta sulla base dell’abbassamento del livello dei serbatoi di accumulo dell’acqua (H), che per gravità distribuiscono l’acqua alla rete di consumo (I). Quando quest’ultima richiede acqua, la priorità di alimentazione dei settori dal filtro di aspirazione (B) dipende dalla qualità dell’acqua rilevata dalle sonde di controllo (22-23) di salinità e pH, mentre il potenziale dell’impianto dipende dal numero di scambiatori ionici, dalle loro dimensioni e dalla quantità di resine in circolazione nelle sfere. Per quanto riguarda l’energia elettrica prodotta dall’impianto, come si evince dalla Fig. 1, ogni scambiatore ionico è dotato di due gruppi pompa-turbina, di qualsiasi dimensione, operanti a pressioni di esercizio molto basse. Nelle Figure 2, 3 e 4 si può osservare che l’impianto proposto, a titolo di esempio, è suddiviso in otto settori, ma può essere anche più o meno numeroso, a seconda delle esigenze del sistema e del flusso richiesto dal territorio. Ciascun settore, come accennato nella fase introduttiva, può essere specializzato nelle seguenti versioni: 1) resine cationiche forti, 2) resine cationiche deboli, 3) resine anioniche forti, 4) resine anioniche deboli, 5) resine chelanti selettive per diversi metalli pesanti. Abbiamo quindi un’ampia gamma di opzioni gestionali per desalinizzare e purificare l’acqua, producendo e distribuendo energia anziché consumarla.
La disposizione radiale dei tubi verticali a scambio ionico (5) e le relative rigenerazioni, attorno al serbatoio di stoccaggio e riciclo (F), permette di miscelare il flusso trattato, da parte di ciascun impianto, anche grazie all’ausilio di un agitatore sommerso (26). È importante soprattutto il fatto che le acque desalinizzate escano dal punto più alto del sistema. Pertanto, possono essere trasferite per decine di chilometri di distanza per gravità. Basti pensare che una tubazione DN 1000 con una portata di 1000 L/s e una velocità dell’acqua di 1,27 m/s secondo le tabelle calcolate con la formula di Bazin-Fantoli ha una perdita di carico di soli 1,5 m/km. Quindi, con un’altezza dell’impianto di 15 metri, possiamo trasferire l’acqua desalinizzata a 10 chilometri di distanza.
Ma altrettanto importante è il fatto che, utilizzando lo stesso sistema idraulico nelle successive attrezzature di sollevamento, con doppie pompe di alimentazione accoppiate alle turbine (come mostrato in figura), l’acqua desalinizzata può essere trasportata altrove per rifornire altri villaggi galleggianti.