Gli scienziati della Rice University stanno sviluppando una tecnologia per rimuovere i contaminanti dall'acqua, ma solo il numero necessario.

Il laboratorio di riso dell'ingegnere Qilin Li sta costruendo un sistema di trattamento che può essere sintonizzato per estrarre selettivamente le tossine dall'acqua potabile e dalle acque reflue dalle fabbriche, fognature e pozzi di petrolio e gas. I ricercatori hanno affermato che la loro tecnologia ridurrà i costi e farà risparmiare energia rispetto ai sistemi convenzionali.

"Metodi tradizionali per rimuovere tutto, come l'osmosi inversa, sono costosi e ad alto consumo energetico, " disse Li, lo scienziato capo e coautore di uno studio sulla nuova tecnologia nella rivista dell'American Chemical Society Scienze e tecnologie ambientali . "Se troviamo un modo per ripescare questi componenti minori, possiamo risparmiare molta energia".

Il cuore del sistema di Rice è una serie di nuovi elettrodi compositi che consentono la deionizzazione capacitiva. L'accusato, gli elettrodi porosi estraggono selettivamente gli ioni bersaglio dai fluidi che passano attraverso il sistema labirintico. Quando i pori si riempiono di tossine, gli elettrodi possono essere puliti, ripristinati alla loro capacità originaria e riutilizzati.

"Questo fa parte di un ampio ambito di ricerca per capire i modi per rimuovere selettivamente i contaminanti ionici, " disse Li, un professore di ingegneria civile e ambientale e di scienza dei materiali e nanoingegneria. "Ci sono molti ioni nell'acqua. Non tutto è tossico. Ad esempio, il cloruro di sodio (sale) è perfettamente benigno. Non dobbiamo rimuoverlo a meno che la concentrazione non diventi troppo alta.

"Per molte applicazioni, possiamo lasciare indietro ioni non pericolosi, ma ci sono alcuni ioni che dobbiamo rimuovere, " ha detto. "Per esempio, in alcuni pozzi di acqua potabile, c'è l'arsenico. Nelle nostre condutture dell'acqua potabile, potrebbe esserci piombo o rame. E nelle applicazioni industriali, ci sono ioni calcio e solfato che formano incrostazioni, un accumulo di depositi minerali che sporcano e ostruiscono i tubi."

Il sistema proof-of-principal sviluppato dal team di Li ha rimosso gli ioni solfato, un minerale calcareo che può conferire all'acqua un sapore amaro e agire come lassativo. Gli elettrodi del sistema sono stati rivestiti con carbone attivo, che era a sua volta rivestito da una sottile pellicola di minuscole particelle di resina tenute insieme da alcol polivinilico quaternizzato. Quando l'acqua contaminata da solfati scorreva attraverso un canale tra gli elettrodi carichi, gli ioni solfato sono stati attratti dagli elettrodi, passato attraverso il rivestimento in resina e attaccato al carbonio.

I test nel laboratorio Rice hanno mostrato che il rivestimento caricato positivamente sul catodo cattura preferenzialmente gli ioni solfato rispetto al sale con un rapporto superiore a 20 a 1.

Gli elettrodi hanno mantenuto le loro proprietà per oltre 50 cicli. "Ma infatti, nel laboratorio, abbiamo eseguito il sistema per diverse centinaia di cicli e non vedo alcuna rottura o distacco del materiale, " disse Kuichang Zuo, autore principale dell'articolo e ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Li. "È molto robusto."

Li ha affermato che il sistema è destinato a funzionare con gli attuali sistemi di trattamento delle acque commerciali. "Il vero merito di questo lavoro non è che siamo stati in grado di rimuovere selettivamente il solfato, perché ci sono molti altri contaminanti forse più importanti, " ha detto. "Il merito è che abbiamo sviluppato una piattaforma tecnologica che possiamo utilizzare per colpire anche altri contaminanti variando la composizione del rivestimento dell'elettrodo".

Il team di Rice sta sviluppando rivestimenti per altri contaminanti e sta lavorando con i laboratori dell'Università del Texas a El Paso e dell'Arizona State University su sistemi di test su larga scala. Zuo ha affermato che dovrebbe anche essere possibile ridimensionare i sistemi per la purificazione dell'acqua domestica.