Che ne dici di una desalinizzazione efficiente dell'acqua di mare? Tanta acqua a poco prezzo

L'accesso ad acqua potabile pulita e sicura è un'esigenza purtroppo scarsamente soddisfatta in molte parti del mondo. La desalinizzazione dell'acqua di mare sarebbe di grande aiuto in molte parti del mondo, se, naturalmente, fossero disponibili metodi adeguatamente efficienti e con un'economia ragionevole.

Nuova speranza per lo sviluppo di conveniente modi per ottenere acqua dolce eliminando il sale marino è apparso l'anno scorso quando i ricercatori hanno riportato i risultati di studi che utilizzano materiale tipo scheletro organometallico (MOF) per la filtrazione dell'acqua di mare. Il nuovo metodo, sviluppato da un team della Monash University in Australia, richiede molta meno energia rispetto ad altri metodi, hanno affermato i ricercatori.

Scheletri organometallici MOF sono materiali altamente porosi con un'ampia superficie. Grandi superfici di lavoro arrotolate in piccoli volumi sono ottime per la filtrazione, ad es. cattura di particelle e particelle nel liquido (1). Viene chiamato il nuovo tipo di MOF PSP-MIL-53 utilizzato per intrappolare sale e sostanze inquinanti nell'acqua di mare. Posto in acqua, trattiene selettivamente ioni e impurità sulla sua superficie. Entro 30 minuti, il MOF è stato in grado di ridurre i solidi disciolti totali (TDS) dell'acqua da 2,233 ppm (ppm) a meno di 500 ppm. Questo è chiaramente al di sotto della soglia di 600 ppm raccomandata dall'Organizzazione Mondiale della Sanità per l'acqua potabile sicura.

1. Visualizzazione del funzionamento di una membrana organometallica durante la desalinizzazione dell'acqua di mare.

Utilizzando questa tecnica, i ricercatori sono stati in grado di produrre fino a 139,5 litri di acqua dolce per chilogrammo di materiale MOF al giorno. Una volta che la rete MOF è stata "riempita" di particelle, può essere ripulita rapidamente e facilmente per il riutilizzo. Per fare questo, viene posto alla luce del sole, che rilascia i sali intrappolati in soli quattro minuti.

“I processi di desalinizzazione per evaporazione termica sono ad alta intensità energetica, mentre altre tecnologie come osmosi inversa (2), presentano molti inconvenienti, tra cui un elevato consumo di energia e sostanze chimiche per la pulizia e la declorazione delle membrane", spiega Huanting Wang, leader del team di ricerca di Monash. “La luce solare è la fonte di energia più abbondante e rinnovabile sulla terra. Il nostro nuovo processo di desalinizzazione a base di adsorbente e l'uso della luce solare per la rigenerazione forniscono una soluzione di desalinizzazione a risparmio energetico e rispettosa dell'ambiente".

2. Sistema di desalinizzazione dell'acqua di mare ad osmosi in Arabia Saudita.

Dal grafene alla chimica intelligente

Negli ultimi anni sono emerse molte nuove idee per dissalazione dell'acqua di mare ad alta efficienza energetica. "Young Technician" segue da vicino lo sviluppo di queste tecniche.

Abbiamo scritto, tra l'altro, dell'idea degli americani alla Austin University e dei tedeschi alla Marburg University, che usare un piccolo chip da un materiale attraverso il quale scorre una corrente elettrica di tensione trascurabile (0,3 volt). Nell'acqua salata che scorre all'interno del canale del dispositivo, gli ioni di cloro vengono parzialmente neutralizzati e formati campo elettricocome nelle cellule chimiche. L'effetto è che il sale scorre in una direzione e l'acqua dolce nell'altra. L'isolamento avviene acqua dolce.

Scienziati britannici dell'Università di Manchester, guidati da Rahul Nairi, hanno creato un setaccio a base di grafene nel 2017 per rimuovere efficacemente il sale dall'acqua di mare.

In uno studio pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology, gli scienziati hanno affermato che potrebbe essere utilizzato per creare membrane di desalinizzazione. ossido di grafene, invece del grafene puro difficile da trovare e costoso. Il grafene a strato singolo deve essere praticato in piccoli fori per renderlo permeabile. Se la dimensione del foro è maggiore di 1 nm, i sali passeranno liberamente attraverso il foro, quindi i fori da praticare devono essere più piccoli. Allo stesso tempo, gli studi hanno dimostrato che le membrane di ossido di grafene aumentano lo spessore e la porosità quando sono immerse in acqua. Squadra di medici. Nairi ha dimostrato che il rivestimento della membrana con ossido di grafene con uno strato aggiuntivo di resina epossidica aumentava l'efficacia della barriera. Le molecole d'acqua possono passare attraverso la membrana, ma non il cloruro di sodio.

Un gruppo di ricercatori dell'Arabia Saudita ha sviluppato un dispositivo che, secondo loro, trasformerà efficacemente una centrale elettrica da "consumatore" di acqua in "produttore di acqua dolce". Gli scienziati hanno pubblicato un articolo che descrive questo su Nature alcuni anni fa. nuova tecnologia solareche può dissalare l'acqua e produrre allo stesso tempo elettricità.

Nel prototipo costruito, gli scienziati hanno installato un dissalatore nella parte posteriore. batteria solare. Alla luce del sole, la cellula genera elettricità e rilascia calore. Invece di disperdere questo calore nell'atmosfera, il dispositivo dirige questa energia a un impianto che utilizza il calore come fonte di energia per il processo di desalinizzazione.

I ricercatori hanno introdotto nel distillatore acqua salata e acqua contenente impurità di metalli pesanti come piombo, rame e magnesio. Il dispositivo trasformava l'acqua in vapore, che poi passava attraverso una membrana di plastica che filtrava sale e detriti. Il risultato di questo processo è acqua potabile pura che soddisfa gli standard di sicurezza dell'Organizzazione Mondiale della Sanità. Gli scienziati hanno affermato che il prototipo, largo circa un metro, potrebbe produrre 1,7 litri di acqua pulita all'ora. Il luogo ideale per un tale dispositivo è in un clima secco o semisecco, vicino a una fonte d'acqua.

Guihua Yu, uno scienziato dei materiali presso la Austin State University, in Texas, e i suoi compagni di squadra hanno proposto nel 2019 filtrando efficacemente gli idrogel dell'acqua di mare, miscele polimericheche creano una struttura porosa che assorbe l'acqua. Yu e i suoi colleghi hanno creato una spugna in gel da due polimeri: uno è un polimero che lega l'acqua chiamato alcol polivinilico (PVA) e l'altro è un assorbente leggero chiamato polipirrolo (PPy). Hanno mescolato un terzo polimero chiamato chitosano, che ha anche una forte attrazione per l'acqua. Gli scienziati hanno riferito su Science Advances di aver raggiunto una produzione di acqua pura di 3,6 litri all'ora per metro quadrato di superficie cellulare, che è la più alta mai registrata e circa dodici volte migliore di quella prodotta oggi nelle versioni commerciali.

Nonostante l'entusiasmo degli scienziati, non si sente dire che i nuovi metodi di desalinizzazione ultra efficienti ed economici che utilizzano nuovi materiali troveranno un'applicazione commerciale più ampia. Fino a quando ciò non accadrà, stai attento.