Jak odsalanie może stać się tańsze?

Odsalanie, czyli proces usuwania soli z wody, jest drogi. Chociaż na całym świecie działają duże zakłady odsalania wody – zwykle tam, gdzie jest to tańsze niż pompowanie wody z daleka – nie ma ich wystarczająco dużo, aby zapewnić świeżą wodę wszędzie tam, gdzie jest potrzebna.

Rahul Nair z Uniwersytetu w Manchesterze dąży do poprawy odsalania za pomocą membran wykonanych z warstw tlenku grafenu.

Jedna z powszechnych metod odsalania, odwrócona osmoza, jest kosztowna, ponieważ wymaga dużej ilości energii elektrycznej, aby przepchnąć wodę przez filtr. Kosztowne jest również uzdatnianie wody w celu zabicia drobnoustrojów i wymiana filtrów. Naukowcy mają nadzieję, że ulepszone materiały membranowe mogą sprawić, że proces ten będzie tańszy.

Nanopory grafenu

Naukowcy mają nadzieję, że mocne i lekkie membrany grafenowe mogą kosztować mniej i działać znacznie dłużej niż dzisiejsze membrany polimerowe. Grafen generalnie odpycha wodę, ale w odpowiedniej postaci może szybko oddzielić sól od wody. Kilka różnych zespołów szuka sposobów, aby to zrobić.

• Naukowcy z Uniwersytet w Manchesterze przygotowali grafen do zastosowania jako membrana odsalająca, wprowadzając maleńkie naczynia włosowate do ułożonych warstw tlenku grafenu, które umożliwiają przepływ wody. Te otwory w materiale mają szerokość jednego atomu. Mogą przez nie przechodzić bardzo małe cząsteczki soli, mierzące mniej niż nanometr, ale zespół pracuje nad ulepszeniem filtra, tak aby usuwał nawet mniejsze cząsteczki. Badania zostały opisane w: Nauka w lutym.

• Inną metodą, naukowcy z MIT, Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych Narodowe Laboratorium Oak Ridge i Arabii Saudyjskiej Uniwersytet Nafty i Minerałów im. Króla Fahda wykazali membrany grafenowe z porami mniejszymi niż nanometr. W przeciwieństwie do zespołu z Manchesteru, ta grupa wprowadza dziury w warstwie grafenu o grubości jednego atomu, a nie w wielu arkuszach. Ta konstrukcja membrany może być 50 razy bardziej przepuszczalna dla wody niż dzisiejsze filtry polimerowe, szacują naukowcy, co oznacza, że ​​do przepchnięcia cieczy potrzeba mniej energii. Ta konstrukcja membrany jest szczegółowo opisana w Litery nano gazeta opublikowana w lutym.

• Naukowcy z MIT, David Cohen-Tanugi i Jeffrey Grossman, wykazali, że grafen z nanoporami może wytrzymać wysokie ciśnienie w tym Litery nano artykuł opublikowany 30 października.

• Ostatni rok, Lockheed Martin opatentował membranę wykonaną z grafenu, która, jak twierdzi, może odsalać wodę za ułamek kosztów dzisiejszych systemów.

Membrany wielozadaniowe

Podczas gdy grafen zwrócił na siebie uwagę jako obiecujący materiał na membrany, singapurski badacz Darren Sun spędził lata na poszukiwaniu innego kandydata: dwutlenku tytanu. ten Uniwersytet Technologiczny Nanyang profesor opracował nanowłókien z kryształów dwutlenku tytanu. Następnie uformował z nich membrany do filtrowania wody. Membrany mogą mieć wiele zastosowań, w tym w metodzie odsalania znanej jako osmoza do przodu. Sun wierzy, że przewyższałyby dzisiejsze membrany polimerowe, ponieważ mogą zabijać bakterie i zmniejszać zatykanie, które skłania do ich wymiany. Nakreśla właściwości antybakteryjne swoich nanowłókien w krótkim Grudzień 2013 ChemPlusChem papier.

Na wynos:

Nowe membrany wykonane z lepszych materiałów mogą kiedyś sprawić, że odsalanie będzie szybsze i tańsze. Jednak wiele z tych technologii jest opracowywanych na niewielką skalę i ich szerokie zastosowanie będzie wymagało znacznych badań i środków finansowych.

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

ukryć