Con due miliardi di persone in tutto il mondo che non hanno accesso ad acqua potabile pulita e sicura, ricerca congiunta della Monash University, Il CSIRO e l'Università del Texas ad Austin hanno pubblicato oggi in Progressi scientifici può offrire una nuova soluzione rivoluzionaria.

Tutto si riduce a strutture metallo-organiche (MOF), un incredibile materiale di nuova generazione che ha la superficie interna più ampia di qualsiasi altra sostanza conosciuta. La spugna come i cristalli può essere usata per catturare, immagazzinare e rilasciare composti chimici. In questo caso, il sale e gli ioni nell'acqua di mare.

Dottor Huacheng Zhang, Il Professor Huanting Wang e il Professore Associato Zhe Liu e il loro team presso la Facoltà di Ingegneria della Monash University di Melbourne, Australia, in collaborazione con la dott.ssa Anita Hill del CSIRO e il professor Benny Freeman del dipartimento di ingegneria chimica McKetta presso l'Università del Texas ad Austin, hanno recentemente scoperto che le membrane MOF possono imitare la funzione di filtraggio, o "selettività ionica", delle membrane cellulari organiche.

Con ulteriore sviluppo, queste membrane hanno un potenziale significativo per svolgere la duplice funzione di rimuovere i sali dall'acqua di mare e separare gli ioni metallici in modo altamente efficiente ed economico, offrendo un nuovo approccio tecnologico rivoluzionario per le industrie idriche e minerarie.

Attualmente, le membrane ad osmosi inversa sono responsabili di oltre la metà della capacità di dissalazione mondiale, e l'ultima fase della maggior parte dei processi di trattamento delle acque, tuttavia queste membrane hanno margini di miglioramento di un fattore 2-3 nel consumo energetico. Non operano sui principi della disidratazione degli ioni, o trasporto ionico selettivo nei canali biologici, il soggetto del Premio Nobel per la Chimica 2003 assegnato a Roderick MacKinnon e Peter Agre, e quindi presentano notevoli limitazioni.

Nel settore minerario, si stanno sviluppando processi a membrana per ridurre l'inquinamento idrico, nonché per il recupero di metalli preziosi. Per esempio, le batterie agli ioni di litio sono ora la fonte di alimentazione più popolare per i dispositivi elettronici mobili, tuttavia agli attuali tassi di consumo, c'è una domanda crescente che potrebbe richiedere la produzione di litio da fonti non tradizionali, come il recupero dall'acqua salata e dai flussi di processo dei rifiuti. Se economicamente e tecnologicamente fattibile, l'estrazione e la purificazione diretta del litio da un sistema liquido così complesso avrebbe profondi impatti economici.

Queste innovazioni sono ora possibili grazie a questa nuova ricerca. Il professor Huanting Wang della Monash University ha dichiarato:"Possiamo utilizzare i nostri risultati per affrontare le sfide della desalinizzazione dell'acqua. Invece di fare affidamento sugli attuali processi costosi e ad alta intensità energetica, questa ricerca apre il potenziale per rimuovere gli ioni di sale dall'acqua in un modo molto più efficiente dal punto di vista energetico e sostenibile dal punto di vista ambientale".

"Anche, questo è solo l'inizio del potenziale di questo fenomeno. Continueremo a ricercare come applicare ulteriormente la selettività agli ioni di litio di queste membrane. Gli ioni di litio sono abbondanti nell'acqua di mare, quindi questo ha implicazioni per l'industria mineraria che attualmente utilizza trattamenti chimici inefficienti per estrarre il litio da rocce e salamoie. La domanda globale di litio necessaria per l'elettronica e le batterie è molto alta. Queste membrane offrono il potenziale per un modo molto efficace per estrarre gli ioni di litio dall'acqua di mare, una risorsa abbondante e facilmente accessibile."

Basandosi sulla crescente comprensione scientifica dei MOF, La dottoressa Anita Hill di CSIRO ha affermato che la ricerca offre un altro potenziale utilizzo nel mondo reale per il materiale di prossima generazione. "La prospettiva di utilizzare i MOF per la filtrazione sostenibile dell'acqua è incredibilmente eccitante dal punto di vista del bene pubblico, mentre fornire un modo migliore di estrarre ioni di litio per soddisfare la domanda globale potrebbe creare nuove industrie per l'Australia, " ha detto il dottor Hill.

Il professor Benny Freeman dell'Università del Texas ad Austin afferma:"L'acqua prodotta dai giacimenti di gas di scisto in Texas è ricca di litio. Concetti avanzati sui materiali di separazione, come questo, potrebbe potenzialmente trasformare questo flusso di rifiuti in un'opportunità di recupero delle risorse. Sono molto grato di aver avuto l'opportunità di lavorare con questi illustri colleghi di Monash e del CSIRO tramite la Commissione Fulbright australiana-americana per la Fulbright Distinguished Chair in Science degli Stati Uniti, Tecnologia e innovazione sponsorizzata dall'Organizzazione per la ricerca scientifica e industriale del Commonwealth (CSIRO)."