Membrane selettivamente permeabili realizzate con materiali rinnovabili a base vegetale potrebbero migliorare significativamente le credenziali ambientali dell'industria chimica. Un team KAUST ha testato la fattibilità delle membrane di cellulosa per dimostrare che possono pulire efficacemente le acque reflue.

L'uso di membrane polimeriche per separare le miscele è comune nella desalinizzazione, dove l'acqua di mare passata attraverso le membrane diventa potabile perché la membrana blocca il sale. Membrane simili vengono adottate dall'industria chimica come metodo ecologico per purificare i prodotti o ripulire i rifiuti. Però, le membrane sono tipicamente realizzate sciogliendo polimeri in sostanze tossiche, solventi organici volatili.

La sostituzione di questi solventi è un obiettivo chiave della professoressa KAUST Suzana Nunes. Un potenziale sostituto esaminato da Nunes e dal suo team sono i solventi non volatili chiamati liquidi ionici, che possono avere un impatto ambientale significativamente inferiore rispetto ai solventi organici. Possono anche dissolvere materiali di partenza a membrana che sono difficili da sciogliere in solventi organici, come la cellulosa.

"La cellulosa è un abbondante polimero naturale che può essere ricavato da piante e batteri, " dice DooLi Kim, un ex dottorato di ricerca studente della squadra di Nunes, ora sta lavorando a un postdoc presso l'Università di Twente nei Paesi Bassi. I benefici della cellulosa, compresa la sua sostenibilità e struttura molto forte ma chimicamente sintonizzabile, lo rendono un materiale di membrana verde molto promettente.

Nel loro ultimo studio, Nunes ha testato la vitalità delle membrane di cellulosa, colata da liquidi ionici, per pulire le acque reflue oleose. "Le acque reflue oleose sono uno dei maggiori sottoprodotti di sostanze chimiche, industrie petrolchimiche e alimentari, "dice Sara Livazovic, anche un ex dottorato di ricerca. studente della squadra di Nunes, che si è unito alla Dow Chemical dopo la laurea. "In regioni come l'Arabia Saudita, dove le industrie del petrolio e del gas sono dominanti, la massima rimozione dell'olio dalle emulsioni olio in acqua è un concetto interessante."

Le membrane di cellulosa del team si sono rivelate molto efficaci per separare le miscele olio-in-acqua. "Le membrane di cellulosa preparate con liquido ionico idrofilo hanno mostrato quasi il 100% di rimozione del petrolio greggio dalle emulsioni olio in acqua, "Dice Livazovic.

"La membrana a base di cellulosa ha avuto incredibili prestazioni antibiofouling, " aggiunge Kim. Grazie alla sua superficie idrofila, meno depositi di olio attaccati alla membrana, e quelli che aderivano venivano facilmente lavati via.

Un ostacolo rimanente è l'alto costo dei liquidi ionici rispetto ai solventi organici, sebbene il team abbia precedentemente dimostrato che i liquidi ionici possono essere recuperati fino al 99% attraverso semplici passaggi come la distillazione. "Se i liquidi ionici recuperati possono essere riapplicati nel processo di produzione delle membrane, i costi di produzione saranno ridotti e il processo sarà ancora più ecologico, " dice Kim.