Cercetătorii au inventat membrane de filtrare din oxid de grafen cu ajutorul cărora s-ar putea realiza o desalinizare eficientă a apei de mare.

Chiar dacă această tehnică poate fi utilizată deocamdată doar în laborator, practic cercetătorii au demonstrat că într-o bună zi am putea transforma, rapid și ușor, una dintre cele mai abundente resurse naturale de pe Pământ, apa de mare, în apă potabilă curată.

Cercetătorii conduşi de Rahul Nair de la University of Manchester din Marea Britanie au arătat că membranele pe bază de oxid de grafen pot filtra eficient sarea din apa de mare.

„Membranele de filtrare cu o mărime uniformă a porilor până la scara atomică reprezintă o realizare importantă care deschide noi perspective privind îmbunătățirea eficienței tehnologiei de desalinizare“.

„Am demonstrat că există posibilități reale de utilizare a soluţiei propuse de noi pentru producerea în masă a unor membrane pe bază de grafen cu o mărime a porilor adecvată filtrării sării din apa de mare”, a declarat Nair.

Membranele din oxid de grafen au fost de mult timp considerate un candidat promițător pentru filtrarea și desalinizarea apei. Chiar dacă mai multe echipe de cercetători au dezvoltat membrane care puteau filtra particulele mari de sare din apa de mare, acestea nu putea fi utilizate pentru desalinizarea apei de mare deoarece în acest scop era nevoie de site cu o mărime mai mică a porilor.

Membranele de filtrare din oxid de grafen se umflă în momentul în care sunt scufundate în apă, astfel încât particulele mai mici de sare pot trece prin porii dilataţi împreună cu apa.

Cercetătorii din Manchester au reuşit însă să rezolve această problemă prin realizarea unor pereți de rășină epoxidică pe fiecare parte a membranei din oxid de grafen, ceea ce a împiedecat umflarea membranei la contactul cu apa.

Acest lucru le-a permis oamenilor de ştiinţă să controleze cu precizie mărimea porilor din membrană şi astfel au creat pori suficient de mici pentru a filtra sărurile din apa de mare.

Atunci când sărurile obişnuite sunt dizolvate în apă, ele formează în jurul lor un „înveliş“ de molecule de apă.

„Moleculele de apă pot trece prin pori, dar clorura de sodiu nu poate. Mărimea „învelişului” de apă din jurul clorurii de sodiu este mai mare decât dimensiunea porilor din membrană, astfel încât sarea nu poate trece“, a declarat Nair.

Astfel cercetătorii au reuşit să obţină apă potabilă din apa de mare.

Membrana de filtrare pe bază de grafen

Credit: The University of Manchester

Prin această metodă de filtrare moleculele de apă curg mult mai repede prin bariera membranei şi din acest motiv aceste filtre pot fi utilizate cu succes în desalinizare.

Există deja instalaţii de desalinizare în întreaga lume care folosesc membrane pe bază de polimeri pentru a filtra sarea, dar procesul tehnologic este în mare măsură ineficient și costisitor. Din acest motiv cercetătorii caută o soluţie rapidă şi economică de desalinizare.

Organizația Națiunilor Unite (ONU) prezice că, până în anul 2025, aproximativ 14% din populația lumii se va confrunta cu un deficit de apă potabilă. Din păcate, multe dintre ţările în care trăiesc aceşti oameni nu-şi permit să construiască uzine de desalinizare de mare capacitate.

Cercetătorii speră că filtrele pe bază de grafen vor putea sta la baza unor instalaţii de filtrare mai mici care să fie accesibile ţărilor care nu dispun de fondurile necesare construirii unor uzine de desalinizare de capacitate mare.

În continuare oamenii de știință intenţionează să testeze durabilitatea membranelor de filtrare din oxid de grafen în condiţii de utilizare prelungită pentru a stabili cât de des trebuie acestea să fie înlocuite.

Studiul a fost publicat în Nature Nanotechnology.

Sursă: Science Alert