Immagini SEM di membrane nanocomposite MWCNT-PA (Multi-Walled Carbon Nanotube-Polyamide), per PA normale, e PA con 5, 9,5, 12.5, 15.5, 17 e 20% in peso di MWCNT, dove appaiono in superficie le tipiche strutture lobiformi. Notare la tendenza verso una superficie della membrana più piatta all'aumentare del contenuto di MWCNT. La barra della scala corrisponde a 1.0?μm per tutte le micrografie. Credito:diritto d'autore 2018, natura primaverile, Concesso in licenza CC BY 4.0
Un gruppo di ricerca dell'Università di Shinshu, Giappone, ha sviluppato robuste membrane ad osmosi inversa in grado di sopportare la desalinizzazione dell'acqua su larga scala. Il team ha pubblicato i risultati all'inizio di febbraio in Rapporti scientifici .
"Poiché oltre il 97 percento dell'acqua nel mondo è acqua salata, gli impianti di desalinizzazione ad osmosi inversa per la produzione di acqua dolce sono sempre più importanti per fornire un approvvigionamento sicuro e coerente, " disse Morinobu Endo, dottorato di ricerca, autore corrispondente sulla carta. Endo è un illustre professore dell'Università di Shinshu e direttore onorario dell'Istituto di scienza e tecnologia del carbonio. "Anche se la tecnologia delle membrane ad osmosi inversa è in fase di sviluppo da diversi decenni, nuove minacce come il riscaldamento globale e l'aumento della domanda di acqua pulita nei centri urbani popolati sfidano i sistemi di approvvigionamento idrico convenzionali".
Le membrane ad osmosi inversa sono tipicamente costituite da sistemi compositi a film sottile, con uno strato attivo di film polimerico che limita le sostanze indesiderate, come il sale, dal passaggio attraverso un substrato poroso permeabile. Tali membrane possono trasformare l'acqua di mare in acqua potabile, nonché aiuti per l'irrigazione agricola e paesaggistica, ma possono essere costosi da gestire e spendere una grande quantità di energia.
Per soddisfare la domanda di acqua potabile a basso costo, Endo afferma membrane più robuste in grado di resistere a condizioni difficili, pur rimanendo chimicamente stabile per tollerare i trattamenti di pulizia, sono necessari. La chiave sta nella nanotecnologia del carbonio.
Endo è un pioniere della sintesi di nanotubi di carbonio mediante deposizione chimica da vapore catalitica. In questa ricerca, Endo e il suo team hanno sviluppato una membrana nanocomposita di nanotubi di carbonio e poliammide a parete multipla, resistente al cloro, una delle principali cause di degrado o guasto nelle membrane ad osmosi inversa. I nanotubi di carbonio aggiunti creano un effetto protettivo che stabilizza le molecole legate della poliammide contro il cloro.
"Ci si aspettava che la nanotecnologia del carbonio portasse benefici, e questo è un esempio promettente del contributo dei nanotubi di carbonio a un'applicazione molto critica:la purificazione dell'acqua, " Endo ha detto. "I nanotubi e le fibre di carbonio sono già ottimi rinforzi per altre applicazioni nella scienza e nell'ingegneria dei materiali, e questo è un altro campo in cui le loro eccezionali proprietà possono essere utilizzate per migliorare le tecnologie convenzionali".
I ricercatori stanno lavorando per stabilizzare ed espandere la produzione e la lavorazione di membrane nanocomposite di nanotubi di carbonio e poliammide a parete multipla.
"Stiamo attualmente lavorando per ampliare il nostro metodo di sintesi, quale, in linea di principio, si basa sullo stesso metodo utilizzato per preparare le attuali membrane in poliammide, " Ha detto Endo. Ha anche notato che il suo team sta pianificando una collaborazione per produrre membrane commerciali.
