211service.com
Water zuiveren met nanodeeltjes
Het toevoegen van nanodeeltjes aan een waterzuiverend membraan kan de efficiëntie verdubbelen, aldus een startend bedrijf in Los Angeles. Met een wereldwijd toenemend waterverbruik en een beperkt aanbod van zoet water, heeft het bedrijf, NanoH2O , zegt dat zijn nieuwe benadering van een dergelijke zuiveringstechnologie een haalbare oplossing voor een groeiend probleem zou kunnen maken.
Onder druk: Het door NanoH2O ontwikkelde membraan zorgt ervoor dat er meer water onderdoor kan filteren voor dezelfde hoeveelheid druk. Dit vermindert de energiebehoefte met ongeveer 20 procent, zegt CEO Jeff Green.
Omgekeerde osmose - water door een semipermeabel membraan voeren om onzuiverheden eruit te filteren - wordt algemeen beschouwd als de meest effectieve manier om water te ontzilten. Maar het is erg energie-intensief, en dus duur, omdat water onder druk door het membraan moet worden geperst. Een belangrijke manier om de betrokken kosten te verlagen, is het verhogen van de waterdoorvoer voor dezelfde druk. Maar al vele jaren zijn verbeteringen in membraantechnologie op zijn best incrementeel, zegt Jeff Green , NanoH2O oprichter en directeur.
NanoH2O heeft ontdekt dat het toevoegen van poreuze nanodeeltjes aan membranen de efficiëntie waarmee water kan worden gefilterd drastisch kan verhogen. Onder vergelijkbare druk gaat er twee keer zoveel water door, zegt Green. In een ontziltingsinstallatie zou deze verhoogde permeabiliteit de energiebehoefte met 20 procent verminderen, of de waterproductiviteit met 70 procent verhogen voor dezelfde kosten, voegt hij eraan toe.
Het concept is goed, zegt Benito Mariñas , een milieu-ingenieur aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign. Op membraan gebaseerde ontzilting wordt meestal alleen overwogen wanneer de zoetwatervoorziening niet aan de vraag voldoet. Maar met de toenemende vraag en slechts 1 procent van het wereldwijde zoetwater beschikbaar voor menselijk gebruik, zegt Mariñas dat dergelijke technologieën belangrijker zullen worden. Op dit moment gebruiken we membranen voor de ontzilting van zeewater niet zoveel als we zouden kunnen, zegt hij, grotendeels vanwege de hoeveelheid energie die nodig is.
Het materiaal dat voor omgekeerde osmose wordt gebruikt, is meestal een organisch dunnefilmmembraan, meestal een polyamidemateriaal dat is geperforeerd met kleine gaatjes. Deze gaten zijn klein genoeg om water door te laten, maar ze blokkeren zout en andere verontreinigingen. De aanpak van NanoH2O, gebaseerd op onderzoek uitgevoerd door Eric Hoek , een milieu-ingenieur aan de Universiteit van Californië, Los Angeles, gaat kooiachtige nanodeeltjes gemaakt van aluminosilicaatmineralen, zeolieten genaamd, in het membraan inbedden. Deze deeltjes hebben een diameter van maximaal 200 nanometer, ongeveer gelijk aan de dikte van het membraan.
Door de nanodeeltjes in te bedden veranderen de eigenschappen van het membraan, waardoor het hydrofiel of wateraantrekkend wordt, zodat water er makkelijker doorheen kan. Cruciaal is echter dat het membraan zijn vermogen behoudt om verontreinigingen uit te filteren, zegt Green.
NanoH2O bevindt zich in een onderzoeksfase sinds het bedrijf in 2005 werd opgericht. Maar eerder deze maand kreeg het $ 15 miljoen aan financiering om zijn technologie te commercialiseren. Volgens Green gaat het bedrijf de productie nu opschalen met als doel zijn technologie in 2010 op de markt te brengen.
Mariñas zegt dat er veel belangstelling is geweest voor het gebruik van anorganische hydrofiele materialen voor omgekeerde osmose, maar dat er geen ander ontwerp op de markt is gebracht. Een reden hiervoor, zegt hij, is dat de meeste hydrofiele materialen slecht zijn in het uitfilteren van onzuiverheden. Het feit dat dit bedrijf een hybride produceert die niet uitsluitend van hydrofiel materiaal is gemaakt, is erg interessant, zegt hij.
Een ander belangrijk voordeel, zegt Green, is dat de door NanoH2O ontwikkelde nanodeeltjes een driedimensionale poreuze structuur hebben. Dit betekent dat, in tegenstelling tot sommige andere poreuze hydrofiele materialen die worden onderzocht, u zich geen zorgen hoeft te maken over hoe ze in het membraan zijn georiënteerd om water door te laten.
De embedded aanpak van NanoH2O is ook compatibel met bestaande productieprocessen, zegt Green, wat slechts 5 procent toevoegt aan de productiekosten.