211service.com
Oczyszczanie wody z nanocząsteczkami
Według startupu z Los Angeles dodanie nanocząsteczek do membrany oczyszczającej wodę może podwoić jej wydajność. Przy globalnym wzroście zużycia wody i ograniczonej podaży świeżej wody, firma NanoH2O , mówi, że nowatorskie podejście może sprawić, że taka technologia oczyszczania stanie się realnym rozwiązaniem narastającego problemu.
Pod presją: Membrana opracowana przez NanoH2O umożliwia przefiltrowanie większej ilości wody przy takim samym ciśnieniu. To zmniejsza zapotrzebowanie na energię o około 20 procent, mówi dyrektor generalny Jeff Green.
Odwrócona osmoza – podawanie wody przez półprzepuszczalną membranę w celu odfiltrowania zanieczyszczeń – jest powszechnie uważana za najskuteczniejszy sposób odsalania wody. Jest to jednak bardzo energochłonne, a co za tym idzie drogie, ponieważ woda musi być przepychana przez membranę pod ciśnieniem. Kluczowym sposobem obniżenia kosztów jest zwiększenie przepustowości wody przy tym samym ciśnieniu. Ale przez wiele lat ulepszenia w technologii membranowej były w najlepszym razie stopniowe, mówi Jeff Green , NanoH2O założyciel i prezes.
W projekcie NanoH2O stwierdzono, że dodanie porowatych nanocząstek do membran może radykalnie zwiększyć wydajność filtrowania wody. Pod podobnym ciśnieniem przepływa dwa razy więcej wody, mówi Green. Dodaje, że w zakładzie odsalania ta zwiększona przepuszczalność zmniejszyłaby zapotrzebowanie na energię o 20 procent lub zwiększyła wydajność wody o 70 procent przy tych samych kosztach.
Koncepcja jest dobra, mówi Benito Mariñas , inżynier środowiska na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign. Odsalanie membranowe jest zwykle brane pod uwagę tylko wtedy, gdy dostawy wody słodkiej nie zaspokajają zapotrzebowania. Ale przy rosnącym zapotrzebowaniu i zaledwie 1 proc. globalnej wody słodkiej dostępnej dla ludzi, Mariñas mówi, że takie technologie staną się ważniejsze. Obecnie nie używamy membran do odsalania wody morskiej tak bardzo, jak to możliwe, głównie ze względu na ilość potrzebnej energii.
Materiałem używanym do odwróconej osmozy jest zwykle organiczna cienkowarstwowa membrana, zazwyczaj materiał poliamidowy z drobnymi otworami. Te otwory są wystarczająco małe, aby przepuszczać wodę, ale blokują sól i inne zanieczyszczenia. Podejście NanoH2O, oparte na badaniach przeprowadzonych przez Eric Hoek , inżynier środowiska z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, ma osadzić w membranie nanocząsteczki przypominające klatkę, wykonane z minerałów glinokrzemianowych, zwanych zeolitami. Cząsteczki te mają średnicę nie większą niż 200 nanometrów – w przybliżeniu odpowiadającą grubości membrany.
Osadzanie nanocząstek zmienia właściwości membrany, czyniąc ją hydrofilową lub przyciągającą wodę, dzięki czemu woda łatwiej przepływa. Co jednak najważniejsze, membrana zachowuje swoją zdolność do filtrowania zanieczyszczeń, mówi Green.
NanoH2O znajduje się w fazie badań od momentu powstania firmy w 2005 roku. Jednak na początku tego miesiąca zapewniła finansowanie w wysokości 15 milionów dolarów na komercjalizację swojej technologii. Według Greena, firma będzie teraz zwiększać produkcję w celu wprowadzenia swojej technologii na rynek do 2010 roku.
Mariñas mówi, że istnieje duże zainteresowanie wykorzystaniem nieorganicznych materiałów hydrofilowych do odwróconej osmozy, ale żaden inny projekt nie został skomercjalizowany. Mówi, że jednym z powodów jest to, że większość materiałów hydrofilowych ma tendencję do złego filtrowania zanieczyszczeń. Fakt, że ta firma produkuje hybrydę, która nie jest wykonana wyłącznie z materiału hydrofilowego, jest bardzo interesujący – mówi.
Inną kluczową zaletą, mówi Green, jest to, że nanocząsteczki opracowane przez NanoH2O mają trójwymiarową porowatą strukturę. Oznacza to, że w przeciwieństwie do innych porowatych materiałów hydrofilowych, które są badane, nie ma potrzeby martwić się o ich orientację w membranie, aby przepuszczać wodę.
Wbudowane podejście NanoH2O jest również kompatybilne z istniejącymi procesami produkcyjnymi, mówi Green, zwiększając jedynie 5 procent kosztów produkcji.