Una nuova membrana realizzata con materiali bagnati dall'acqua ha pori appositamente progettati che intrappolano i gas che gli consentono di separare contemporaneamente caldo, salato dal fresco, acqua pura mentre facilita il trasferimento del vapore puro da un lato all'altro. Questo principio, progettato dai ricercatori KAUST, potrebbe portare a più verde, membrane di desalinizzazione più economiche.

Attualmente, le membrane perfluorocarburi super-idrorepellenti sono comunemente utilizzate per un processo di desalinizzazione noto come distillazione a membrana (MD). Ma i perfluorocarburi sono costosi, non biodegradabile e vulnerabile a incrostazioni e danni a temperature più elevate, spiega il borsista postdottorato KAUST Ratul Das.

Con l'obiettivo di sviluppare alternative prive di perfluorocarburi, Himanshu Mishra e il suo team di ricercatori presso il Centro di desalinizzazione e riutilizzo dell'acqua di KAUST hanno tratto ispirazione da due insetti:collemboli che vivono in terreni umidi e pattinatori che vivono in oceani aperti. Entrambi hanno microtesture a forma di fungo che coprono le cuticole e i peli che possono intrappolare spontaneamente l'aria che sostiene la vita se gli insetti vengono immersi nell'acqua. "Abbiamo imitato queste caratteristiche su materiali bagnati dall'acqua (non resistenti all'acqua). Le superfici risultanti intrappolano l'aria in modo robusto dopo l'immersione in liquidi. È nata l'idea di membrane che intrappolano i gas, "dice Mishra.

Il team di Mishra ha sviluppato protocolli per creare pori verticali all'interno di fogli sottili. I diametri degli ingressi e delle uscite dei pori erano bruscamente più piccoli dei canali dei pori. "Abbiamo iniziato a giocare con sottili wafer di silicio per sviluppare pori con questi bordi rientranti, " dice Mishra. "Questi bordi impediscono ai liquidi di penetrare nei pori, ", spiega. "Siamo stati in grado di ottenere la funzione delle membrane perfluorurate sfruttando questa trama ispirata alla bioedilizia utilizzando materiali bagnati dall'acqua, che potrebbe sembrare sfidare la saggezza convenzionale." Quando una membrana di silicio con semplici pori cilindrici viene immersa nell'acqua, si riempie completamente entro 1 secondo. Membrane che intrappolano il gas di silice (GEM), d'altra parte, intrappolano saldamente l'aria all'interno dei loro pori quando sono immersi nell'acqua, e può rimanere intatto per più di sei settimane.

Il team ha quindi esplorato l'applicazione dello stesso principio a un prodotto più economico, materiale facilmente impregnato d'acqua chiamato polimetilmetacrilato (PMMA), spiega Sankara Arunachalam, un tecnico di ricerca nel team di Mishra. "Le PMMA-GEM separano in modo robusto i flussi di calore, mangime salato da acqua fredda per più di 90 ore con un rifiuto del sale del 100 percento, " lui dice.

"Per quello che ci risulta, questa è la prima dimostrazione in assoluto di membrane MD derivate da materiali intrinsecamente bagnanti, " dice Mishra. "I vantaggi sono evidenti:plastiche comuni bagnate dall'acqua, come PMMA, sono notevolmente più economici di quelli perfluorurati, sono rispettosi dell'ambiente, e può resistere a condizioni operative più difficili. Sono necessarie indagini interdisciplinari per valutare la scalabilità e l'affidabilità di questo approccio".

I risultati potrebbero sbloccare il potenziale dei comuni materiali bagnati dall'acqua per prodotti più verdi, desalinizzazione più economica.