Wat is er nodig om betere ontziltingstechnologieën te commercialiseren?

De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat: 750 miljoen mensen hebben geen toegang tot veilige waterbronnen, terwijl veel meer mensen onvoldoende voorraden hebben vanwege droogtes zoals die in Californië. Het creëren van zoet water door ontzilting van de oceaan of zout water op het land is nog steeds duur, voornamelijk vanwege de energie die nodig is om water door membranen te duwen die het zout eruit filteren (zie Hoe kan ontzilting goedkoper worden? en ontzilting uit wanhoop). In de afgelopen maanden hebben wetenschappers onderzoek gepubliceerd dat ons begrip vergroot van de vooruitzichten voor betere membranen gemaakt van het supersterke en lichtgewicht materiaal grafeen.

Een weergave van de structuur van grafeen.

enkele kristallen

In het nummer van 23 maart van Natuur Nanotechnologie , beschreven onderzoekers van Oak Ridge National Laboratory hoe ze een grafeenmembraan maakten voor ontzilting van koolstofatomen in een honingraatstructuur. Deze atomen vormen een zeshoekig kristal dat ongeveer 0,1 millimeter breed en lang is, met gaten kleiner dan een nanometer die zijn ontworpen om water door te laten en zout te blokkeren. Een ontziltingsmembraan gemaakt van dit grafeenkristal zou idealiter in meters moeten worden gemeten om in een commerciële fabriek te werken, zegt Oak Ridge-onderzoeker Ivan Vlassiouk. Hij zegt dat het team dit membraanmateriaal tot nu toe heeft opgeschaald tot enkele millimeters.

Lekken dichten

MIT-onderzoekers hebben aangetoond dat het mogelijk is om vellen grafeen te gebruiken als ontziltingsmembraan door het te bevestigen aan een steunstructuur van polycarbonaat. Er ontstaan ​​echter vaak defecten in het grafeen, die het membraan kunnen verzwakken en mogelijk zout of andere verontreinigingen kunnen doorlaten. Op 27 april Nano-letters papier MIT-onderzoekers en auteurs van Oak Ridge en de King Fahd University of Petroleum and Minerals in Saoedi-Arabië hebben een manier gevonden om dit op te lossen. Het team vulde de grotere defecten op met nylon en deponeerde hafniummetaal gevolgd door een laag oxide op kleinere defectgebieden.

Computerontwerp

De sterkte, dunheid en chemische eigenschappen van grafeen zouden het tot het ultieme membraanmateriaal voor ontzilting kunnen maken, schreven MIT-onderzoekers David Cohen-Tanugi en Jeffrey Grossman in een paper waarin ze enkele van de vorderingen die onderzoekers hebben gemaakt beoordelen. Ze beschrijven hoe computersimulaties onderzoekers hebben geholpen de chemische eigenschappen te begrijpen van de nanoporiën die in het materiaal zijn geprikt; hoe water door deze openingen stroomt; en hoe goed de membranen hun sterkte in de tijd kunnen behouden. De krant was te zien in het nummer van 15 juni van Ontzilting.

De afhaalmaaltijd:

Oak Ridge's Vlassiouk zegt dat het minstens een decennium kan duren om de ontzilting van grafeen te commercialiseren. Hoewel grafeen theoretisch zou kunnen zorgen voor membranen die water sneller verwerken met minder energie, blijven de kostenbesparingen die gepaard gaan met het gebruik ervan onduidelijk.

Heb je een grote vraag? Stuur suggesties naar [email protected].

zich verstoppen