Rimozione del vapore acqueo dall'aria e da altre miscele di gas, fondamentale per molti processi industriali e per la climatizzazione, potrebbe diventare più economico ed efficace grazie alla tecnologia delle membrane polimeriche ora sviluppata presso KAUST.

"Abbiamo realizzato un film polimerico con un'altissima permeabilità al vapore acqueo pur presentando un'efficace barriera per altri gas, " spiega Faheem Akhtar, un dottorato di ricerca KAUST alunno.

I ricercatori hanno trovato un modo per creare minuscoli nanocanali nella struttura della membrana che descrivono come autostrade per le molecole d'acqua. I canali attirano l'acqua e la deviano per l'estrazione, lasciando dietro di sé gas secchi. "Il trasporto dell'acqua è estremamente veloce, " aggiunge Akhtar. Le membrane sono composte da un polimero commerciale chiamato NexarTM. Si tratta di un copolimero a blocchi che si assembla quando blocchi corti di un'unità molecolare ripetitiva vengono collegati in sequenza con blocchi corti di un altro tipo di unità. La struttura chimica dei blocchi controlla la interazione con il vapore acqueo e altri gas.

L'innovazione chiave, però, è stata la scoperta che la struttura fine delle protuberanze e delle creste nelle membrane può essere controllata variando le condizioni in cui il polimero si autoassembla. La modifica dei solventi utilizzati durante la formazione del polimero genera membrane con una varietà di canali ordinati o disordinati (vedi immagini).

"Ottenere la giusta morfologia del polimero è stato molto impegnativo e interessante, " afferma il team leader Klaus-Viktor Peinemann. Spiega che il polimero contiene sezioni idrorepellenti e idrorepellenti. Se preparato utilizzando solventi appropriati, le sezioni water-friendly si orientano come perle su un filo, formando le autostrade per il trasporto dell'acqua.

"Ci è voluto molto tempo per trovare le condizioni giuste, " sottolinea Akhtar. Per avere successo, la comprensione teorica dell'interazione chimica tra i solventi scelti e il polimero è stata combinata con un bel po' di tentativi ed errori. Attraverso la scienza e la perseveranza, i ricercatori alla fine hanno identificato una procedura per creare strutture ordinate che producono un aumento di sei volte della permeabilità all'acqua rispetto alle membrane disordinate.

Dopo aver dimostrato il potenziale di base della tecnologia a membrana, il team ora prevede di ampliare il processo di produzione e di testarlo in applicazioni industriali realistiche. Le opportunità commerciali sono notevoli. Metodi di deumidificazione più efficaci potrebbero ridurre drasticamente il consumo energetico di una procedura ad alta intensità energetica.