Ecco come il grafene trasformerà l’acqua di mare in acqua potabile (VIDEO)
Con le membrane graphene-oxide una nuova tecnologia di dissalazione a prezzi accessibili?
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Da tempo le membrane graphene-oxide sembravano promettenti candidati per le nuove tecnologie di filtrazione dei liquidi, ora, a quanto pare, si è riuscito a realizzare membrane capaci di filtrare i sali comuni.
Il nuovo studio “Tunable sieving of ions using graphene oxide membranes” pubblicato su Nature Nanotechnology da un team di ricercatori britannici, dimostra le reali potenzialità delle teconologie di dissalazione al grafene di fornire l’accesso all’acqua potabile per milioni di persone che ne sono prive.
Già in precedenza le membrane graphene-oxide avevano dimostrato un incoraggiante potenziale per separare gas e acqua, filtrano piccole nanoparticelle, molecole organiche e anche sali di grandi dimensioni. Però, fino ad ora, non potevano essere utilizzate per filtrare i sali comuni utilizzati nelle tecnologie di dissalazione, che richiedono “setacci” ancora più piccoli.
Precedenti ricerche dell’università di Manchester avevano scoperto che, se immerse in acqua, le membrane graphene-oxide “rigonfiano” leggermente e i sali più piccoli fluiscono attraverso la membrana con l’acqua, ma gli ioni o le molecole più grandi vengono bloccati.
Il team di ricercatori guidato da Jijo Abraham e Kalangi S. Vasu del National graphene institute dell’università di Manchester, ha ora sviluppato ulteriormente queste membrane al grafene e ha trovato una strategia per evitare il rigonfiamento della membrana in presenza di acqua e i ricercatori assicurano che «La dimensione dei pori della membrana può essere controllata con precisione e può setacciare i sali comuni dell’acqua salata e renderla sicura da bere». Nair ha detto alla BBC News che «L’ossido di grafene può essere prodotto in laboratorio mediante ossidazione semplice,, Come fosse un inchiostro o una soluzione, siamo in grado di comporlo su un substrato o materiale poroso Poi possiamo usarlo come una membrana. In termini di scalabilità e del costo del materiale, l’ossido di grafene ha un potenziale vantaggio rispetto al grafene a stratificazione singola. Per rendere più permeabile il grafene monostrato è necessario praticare dei piccoli fori nella membrana Ma se la dimensione del foro è più grande di un nanometro, i sali passano attraverso quel buco. Devi fare una membrana molto uniforme, con fori delle dimensioni di meno di un nanometro, perché sia utile per la desalinizzazione. si tratta di un lavoro molto impegnativo».
Dato che gli effetti dei cambiamenti climatici continuano a ridurre le forniture di acqua nelle città, i Paesi sviluppati e ricchi stanno investendo nelle tecnologie di dissalazione. Inoltre, dopo le gravi inondazioni in California, grandi città dei Paesi sviluppati stanno cercando altre soluzioni alla crisi idrica prossima-ventura.
I ricercatori del National graphene institute spiegano che «Quando i sali comuni vengono disciolti nell’acqua, si forma sempre una “conchiglia” di molecole di acqua intorno alle molecole disali. Questo permette ai capillari delle membrane graphene-oxide di bloccare il l’afflusso del sale insieme all’acqua. Le molecole di acqua sono in grado di passare attraverso la barriera della membrana e il flusso anomalo veloce che è ideale per l’applicazione di queste membrane per dissalazione».
Rahul Nair, anche lui del National graphene institute, sottolinea che «La realizzazione di membrane scalabili con dimensioni dei pori uniforme fino a una scala atomica è un significativo passo in avanti e aprirà nuove possibilità per migliorare l’efficienza della tecnologia di dissalazione». Nair dice che questo primo esperimento di successo dimostra che esistono possibilità realistiche di arrivare a una produzione di massa di membrane basate sul grafene per dissalare l’acqua.
Abraham e Kalangi aggiungono che «Le membrane sviluppate non sono utili solo per la desalinizzazione, ma la flessibilità della scala atomica della dimensione dei pori apre anche nuove opportunità di produrre membrane con il filtrazione e richiesta in grado di filtrare ioni secondo le loro dimensioni».