Ricercatori dell'università nordorientale rimuovono il sale dall'acqua di mare utilizzando nanotubi

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Attuali processi di desalinizzazione sono costosi, ad alta intensità energetica e coinvolgono strutture di grandi dimensioni. Ora, tuttavia, ricercatori della Northeastern University hanno scoperto un metodo questo potrebbe rendere il processo di rimozione del sale dall'acqua di mare più facile, più veloce e più economico. Il nuovo metodo aiuterà alleviare le preoccupazioni circa la risorsa idrica vitale mentre la popolazione globale continua a crescere.

Meni Wanunu, professore associato di fisica al Northeastern e studente postdottorato Robert Henley ha collaborato con scienziati di il Lawrence Livermore National Laboratory in California sulla ricerca.

Lo studio è pubblicato in Scienze.

Wanunu e Henley hanno costruito le loro ricerche su ciò che gli scienziati di Lawrence Livermore avevano scoperto l'anno scorso. Guidato da Aleksandr Noy, Gli scienziati essere trovato nanotubi di carbonio ideali per il trasporto di protoni.

A nanotubo di carbonio è un materiale a forma di tubo, fatto di carbonio, di circa un nanometro di diametro. Un nanometro è un miliardesimo di metro. Il diametro di un capello umano, in confronto, è 50,000 volte più largo di un nanotubo di carbonio.

Normalmente, è difficile filtrare l'acqua in quanto l'idrogeno lega le molecole d'acqua insieme, quindi occorre molta energia per separare le molecole. I nanotubi, tuttavia, si sono occupati facilmente del problema.

Nel loro studio, i ricercatori hanno usato nanotubi di carbonio che erano esattamente di dimensione nanometrica 0.8, che era perfetta in quanto consente di attraversare una sola molecola d'acqua alla volta, rompendo i legami di idrogeno nel processo e consentendo all'acqua di passare rapidamente attraverso i tubi.

Wanunu ha usato l'analogia di un gruppo di persone che attraversa un corridoio per illustrare il suo punto. È più veloce scorrere il singolo file del corridoio piuttosto che correre tenendosi per mano con gli altri.

L'altro elemento che ha reso possibile la desalinizzazione è che i nanotubi di carbonio hanno una carica elettrica negativa, che li induce a rifiutare qualsiasi cosa con cariche simili. Il sale contiene ioni negativi, quindi è impedito l'ingresso nelle provette.

"I tubi, preparati dal laboratorio Noy, contengono naturalmente cerchi con carica negativa, che agiscono come filtri ionici altamente efficaci ", ha affermato Wanunu. "Cioè, permettono il passaggio di piccoli cationi, mentre respingono gli anioni in modo efficiente." I cationi sono ioni con carica positiva e gli anioni sono ioni con carica negativa.

Lo studio del team dimostra che i nanotubi di carbonio sono ideali per rimuovere il sale dall'acqua di mare. La tecnologia potrebbe avere un effetto duraturo sul mondo.

"Credo che l'acqua pulita sarà una delle sfide ambientali future che definiranno l'umanità, ed è per questo che abbiamo bisogno di nuove soluzioni tecnologiche che sfruttino la fisica nuova e interessante per aiutarci a ottenere acqua pulita migliore, più veloce e più economica", ha affermato Noy.

Il team ha recentemente ricevuto una sovvenzione National Science Foundation / Binational Science Foundation che li aiuterà a perfezionare lo studio e costruire piattaforme di filtrazione dell'acqua basate sul loro metodo.

"Quello che abbiamo fatto è stato dimostrare i principi fisici che potrebbero portare a membrane di purificazione dell'acqua molto efficienti", ha affermato Noy. "Ora la sfida è quella di rendere quelle membrane in una forma che è utile per le applicazioni."

Wanunu è entusiasta del potenziale del metodo e del suo impatto sulla sicurezza dell'acqua. "Sono entusiasta di come uno o pochi di questi porcelloni biomimetici abbiano proprietà così interessanti ", ha affermato.

La combinazione di molte di queste piccole entità in una membrana funzionale può davvero avere un impatto sulla sicurezza dell'acqua.

Il team ha inoltre collaborato con un'importante società di purificazione dell'acqua con sede in Israele. Wanunu avrebbe "essere molto orgoglioso di far parte di un tale sforzo, soprattutto proveniente da Israele, dove l'acqua potabile è sempre stata scarsa, preziosa e apprezzata ".

Allo stesso modo, Noy è "molto entusiasta della possibilità di collaborare con lui (Wanunu) e colleghi in Israele su questo argomento".

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