Le membrane sono ampiamente utilizzate per separare le sostanze l'una dall'altra, per esempio nel trattamento dell'acqua o nella dialisi renale. La tecnologia a membrana consente di risparmiare energia e acqua, e ha una piccola CO ₂ orma. Sfortunatamente, sono necessarie grandi quantità di solventi tossici per produrre le membrane. Il ricercatore Vidi Wiebe de Vos ha sviluppato un metodo di produzione alternativo verde, che rende possibili nuove applicazioni.

Una membrana è un sottile, solido piatto che funge da filtro fine. Per esempio, può permettere il passaggio dell'acqua, ma filtra i batteri. Il metodo di produzione più comunemente utilizzato per le membrane è relativamente semplice e consente di realizzare un'ampia varietà di dimensioni dei pori. Sfortunatamente, questo metodo richiede grandi quantità di solventi che danneggiano la riproduzione umana e sono molto difficili da rimuovere dalle acque reflue e dalla membrana stessa. Però, la rimozione dei solventi dalla membrana è vitale per le applicazioni mediche.

All'Università di Twente, Wiebe de Vos, che è stato recentemente nominato professore associato, sta lavorando a un'alternativa pulita e altrettanto semplice. Un ulteriore vantaggio del suo metodo è che può essere prodotta una varietà ancora maggiore di membrane. "Questo sviluppo può essere paragonato alla transizione che abbiamo visto con la vernice. Una volta era piena di solventi nocivi, ma ora la maggior parte della vernice che acquisti nel negozio di ferramenta è a base di acqua. Con il nostro nuovo metodo di produzione, siamo sull'orlo di una transizione simile a un prodotto più pulito nella tecnologia delle membrane. E la cosa bella per i produttori è che hanno solo bisogno di fare piccoli aggiustamenti alla loro attuale attrezzatura."

Il metodo di De Vos si chiama Aqueous Phase Separation e si basa su polimeri carichi. "Prepariamo una soluzione di due diversi polimeri con un valore di pH elevato. In tali circostanze, uno dei due polimeri è caricato negativamente, l'altro è ancora neutrale. Immergendo un film di questa soluzione in un bagno acido, il secondo polimero acquista una carica positiva. I polimeri di carica opposta si attraggono e si raggruppano, formare un nuovo materiale complesso. Questo complesso poi precipita come un film poroso:la membrana. La velocità con cui i polimeri si raggruppano determina la struttura finale della membrana. Più veloce è il raggruppamento, più piccoli sono i fori. Variando parametri come la composizione e la concentrazione dei due polimeri, o l'acidità delle soluzioni, puoi creare diverse tipologie di membrane in base alle tue esigenze."

In un recente articolo sulla rivista Materiali funzionali avanzati De Vos ei suoi colleghi dimostrano che questo metodo porta a membrane riproducibili in cui la dimensione dei pori può essere controllata in modo molto accurato. Inoltre, mostrano che le membrane risultanti sono robuste e funzionano bene in applicazioni comuni come la filtrazione dell'acqua potabile.

Ulteriori possibilità

"I polimeri caricati che utilizziamo hanno proprietà speciali, che consente la realizzazione di membrane che vanno oltre lo scopo del metodo attuale, " aggiunge De Vos. A titolo di esempio, ha precedentemente dimostrato una membrana in grado di rimuovere piccolissime quantità di residui di farmaco dalle acque superficiali, lasciando intatti i minerali utili. Questo non è possibile con l'attuale generazione di membrane che rimuovono dall'acqua sia le sostanze nocive che utili.

Le cariche sono utili anche nei casi in cui si voglia aggiungere qualche funzionalità extra alla membrana, dice De Vos. "Un esempio sono le nanoparticelle cariche che possono prevenire l'intasamento della membrana e quindi prolungare la durata della membrana. Siamo sulla buona strada per creare una vasta gamma di nuovi sistemi, " conclude. "Con la nostra ricerca, Spero che possiamo ispirare gli altri a sfruttare appieno le possibilità della separazione della fase acquosa".