In questo mese Mondo della fisica , Jason Reese, Weir Professor di Termodinamica e Meccanica dei Fluidi presso l'Università di Strathclyde, descrive il ruolo che i nanotubi di carbonio (CNT) potrebbero svolgere nella desalinizzazione dell'acqua, fornendo una possibile soluzione al problema della popolazione mondiale in continua crescita che richiede sempre più acqua potabile fresca.

Le proiezioni sulla popolazione mondiale suggeriscono che la domanda mondiale di acqua aumenterà di un terzo prima del 2030.

Ma con più di un miliardo di persone che già soffrono di carenza di acqua potabile, e con un potenziale 3-4 ^o C aumento della temperatura e successiva ridistribuzione delle precipitazioni, le cose rischiano di peggiorare ulteriormente.

I CNT - essenzialmente fogli di carbonio spesso un atomo arrotolati in cilindri - sono stati studiati da Reese e dal suo gruppo di ricerca, utilizzando simulazioni al computer, come un nuovo modo di affrontare questa sfida e trasformare l'abbondante acqua di mare in pura, acqua potabile pulita.

La loro tecnica si basa sul processo di osmosi, il movimento naturale dell'acqua da una regione a bassa concentrazione di soluti attraverso una membrana permeabile a una regione ad alta concentrazione. Ma proprio come con la maggior parte degli impianti di desalinizzazione dell'acqua esistenti, La tecnica di Reese utilizza in realtà il processo opposto di "osmosi inversa" per cui l'acqua si muove nella direzione opposta, lasciando pulita l'acqua salata.

Si può immaginare un grande serbatoio d'acqua, separato in due sezioni da una membrana permeabile, con una metà contenente acqua dolce e l'altra metà contenente acqua di mare. Il movimento naturale dell'acqua si sposterebbe dal lato dell'acqua dolce al lato dell'acqua di mare per cercare di diluire l'acqua di mare e neutralizzare le concentrazioni.

Ma nell'osmosi inversa viene applicata una grande quantità di pressione al lato dell'acqua di mare del serbatoio, che inverte il processo, facendo muovere l'acqua nel lato dell'acqua dolce e lasciare il sale dietro.

Sebbene questo processo possa rimuovere dall'acqua il necessario contenuto di sale e minerali, è incredibilmente inefficiente e produrre le alte pressioni è costoso.

Reese ha, però, dimostrato che i CNT possono realisticamente aspettarsi di avere una permeabilità all'acqua 20 volte superiore a quella delle moderne membrane commerciali ad osmosi inversa, riducendo notevolmente i costi e l'energia necessari per la desalinizzazione. Inoltre, I CNT sono altamente efficienti nel respingere gli ioni di sale, tanto più che gruppi chimici specifici possono essere collegati ad essi per creare una specifica funzione di "custode".

Come scrive Reese, "Il Santo Graal della desalinizzazione ad osmosi inversa sta combinando alti tassi di trasporto dell'acqua con un efficiente rifiuto degli ioni di sale. Mentre rimangono ancora molte domande, è evidente l'eccitante potenziale delle membrane di nanotubi per trasformare i processi di desalinizzazione e purificazione dell'acqua, ed è un uso molto reale e socialmente progressivo della nanotecnologia."