Una membrana costituita da polimeri a blocchi ha le dimensioni dei pori personalizzabili e uniformi necessarie per filtrare o recuperare particolari sostanze dalle acque reflue, dicono i ricercatori in una recensione pubblicata su npj acqua pulita .

Alcune parti del mondo hanno un bisogno crescente di generare acqua potabile dalle acque reflue a causa dell'eccessivo scarico di sostanze chimiche nelle tipiche fonti d'acqua o della mancanza di precipitazioni. I ricercatori della Purdue University e dell'Università di Notre Dame ritengono che una membrana polimerica a blocchi potrebbe non solo migliorare la desalinizzazione e la filtrazione delle acque reflue, ma potrebbe anche essere utilizzato nei prossimi processi ibridi di trattamento delle acque che recuperano contemporaneamente sostanze per altri scopi.

"Le attuali membrane di nanofiltrazione utilizzate per la desalinizzazione tendono a separare le cose in base alle dimensioni e alle interazioni elettrostatiche, ma non identità chimica, " ha detto Bryan Boudouris, Robert e Sally Weist di Purdue Professore Associato di Ingegneria Chimica. "Se per cominciare adattiamo la membrana giusta alla giusta applicazione, quindi viene utilizzata meno energia."

Un problema con le membrane di nanofiltrazione sono le dimensioni irregolari dei pori che tendono a far entrare troppa sostanza nell'acqua filtrata. A causa dei forti legami covalenti che legano insieme i blocchi di polimeri diversi in una membrana polimerica a blocchi, tra i polimeri si formano fori su scala nanometrica rispetto a quelli su scala macroscopica. Ciò si traduce in un modello più denso di pori più piccoli tutti della stessa dimensione in tutta la membrana, che gli ingegneri possono regolare per vietare l'ingresso di una varietà di particelle.

I polimeri a blocchi affrontano anche il fatto che sostanze diverse rispondono alle membrane in modo diverso a causa delle proprietà chimiche. Modificando il terzo blocco, che riveste l'interno di un'apertura porosa, attrae determinate molecole rispetto ad altre.

"Il terzo blocco è qualcosa che possiamo controllare abbastanza bene e, auspicabilmente, che in definitiva controlla il rifiuto o l'assorbimento delle cose nell'acqua o nel fluido che si desidera rimuovere, "ha detto Davide Corti, Purdue professore di ingegneria chimica.

La capacità di personalizzare la dimensione dei pori e la chimica significa che le membrane polimeriche a blocchi potrebbero recuperare in modo più efficace risorse preziose, come oro e argento, e metalli pesanti che dovrebbero essere smaltiti in modo particolare o raccolti per altri usi, disse Boudouris.

Così facendo, le membrane sarebbero ideali per eventuali processi ibridi di trattamento delle acque, che desalinizzare l'acqua, recuperare sostanze nutritive e catturare metalli.

"Nei futuri processi ibridi, una fase di desalinizzazione può essere una fase finale di finitura per produrre acqua potabile dopo che sono state utilizzate diverse fasi a monte per recuperare materiale o energia da un flusso di acque reflue, " ha detto William Phillip, Professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare dell'Università di Notre Dame.

Mentre le membrane polimeriche a blocchi sarebbero leggermente più costose da produrre rispetto alle membrane per nanofiltrazione, la loro resilienza e capacità di ridurre la domanda di prodotti chimici per la pulizia delle membrane significano meno investimenti di capitale e impatto ambientale.

"Se è possibile realizzare il potenziale delle membrane polimeriche a blocchi per le applicazioni di desalinizzazione, e queste membrane sono più selettive e più resistenti delle attuali membrane di desalinizzazione all'avanguardia, il loro aumento del costo potrebbe essere compensato dalla capacità di ridurre i costi operativi e di capitale della desalinizzazione, " ha detto Filippo.

La multifunzionalità di un polimero a blocchi non si limita agli impianti di trattamento delle acque; i viaggiatori con lo zaino possono anche utilizzare queste membrane durante le escursioni.

"I filtri utilizzati dai viaggiatori zaino in spalla sono dotati di una varietà di diversi tipi di membrane selettive per dimensione, quindi i film polimerici a blocchi potrebbero essere utilizzati come potenziali sostituzioni, " ha detto Filippo.