Co trzeba zrobić, aby skomercjalizować lepsze technologie odsalania?

Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że 750 milionów ludzie nie mają dostępu do bezpiecznych źródeł wody, podczas gdy wiele innych ma niewystarczające zasoby z powodu suszy, takiej jak ta w Kalifornii. Tworzenie świeżej wody poprzez odsalanie oceanu lub słonej wody na lądzie jest nadal drogie, głównie ze względu na energię potrzebną do przepchnięcia wody przez membrany, które odfiltrowują sól (patrz Jak odsalanie może stać się tańsze? i Odsalanie z desperacji ). W ostatnich miesiącach naukowcy opublikowali badania, które pogłębiają naszą wiedzę na temat perspektyw lepszych membran wykonanych z supermocnego i lekkiego materiału grafenowego.

Rendering struktury grafenu.

Pojedyncze kryształy

W wydaniu z 23 marca Natura Nanotechnologia , naukowcy z Oak Ridge National Laboratory opisali, w jaki sposób stworzyli membranę grafenową do odsalania z warstw atomów węgla w strukturze plastra miodu. Atomy te tworzą kryształ w kształcie sześciokąta, który mierzy około 0,1 milimetra szerokości i długości, z otworami mniejszymi niż nanometr, zaprojektowanymi do przepuszczania wody i blokowania soli. Idealnie byłoby, gdyby membrana odsalająca wykonana z tego kryształu grafenu była mierzona w metrach, aby mogła działać w zakładzie komercyjnym, mówi Ivan Vlassiouk, naukowiec z Oak Ridge. Mówi, że zespół skalował dotychczas ten materiał membranowy do kilku milimetrów.

Uszczelnianie przecieków

Naukowcy z MIT wykazali, że możliwe jest wykorzystanie arkuszy grafenu jako membrany odsalania poprzez przymocowanie jej do poliwęglanowej konstrukcji nośnej. Jednak w grafenie mają tendencję do tworzenia się defektów, które mogą osłabiać membranę i prawdopodobnie przepuszczać sól lub inne zanieczyszczenia. W kwietniu 27 Litery nano papier Wydaje się, że naukowcy z MIT i autorzy z Oak Ridge i King Fahd University of Petroleum and Minerals w Arabii Saudyjskiej znaleźli sposób, aby to naprawić. Zespół wypełnił większe defekty nylonem i osadził metaliczny hafn, a następnie warstwę tlenku na mniejszych obszarach.

Projekt komputera

Wytrzymałość, cienkość i właściwości chemiczne grafenu mogą sprawić, że będzie to najlepszy materiał membranowy do odsalania, jak napisali badacze z MIT, David Cohen-Tanugi i Jeffrey Grossman, w artykule, w którym przeanalizowali niektóre z postępów, jakie poczynili naukowcy. Opisują, w jaki sposób symulacje komputerowe pomogły naukowcom zrozumieć właściwości chemiczne nanoporów wbitych w materiał; jak woda przepływa przez te otwory; i jak dobrze błony mogą zachowywać swoją wytrzymałość w czasie. Artykuł ukazał się w numerze z 15 czerwca Odsolenie.

Na wynos:

Vlassiouk z Oak Ridge twierdzi, że komercjalizacja odsalania grafenu może zająć co najmniej dekadę. Chociaż grafen może teoretycznie przyczynić się do szybszego przetwarzania wody przy mniejszym zużyciu energii na membrany, oszczędności związane z ich użyciem pozostają niejasne.

Masz duże pytanie? Wyślij sugestie na adres [email protected] .

ukryć