Alla ricerca di un modo migliore per desalinizzare l'acqua, un team di ricercatori guidato da Yale si è rivolto al materiale per costumi da bagno per trovare ispirazione.

Osmosi inversa, che utilizza membrane per rimuovere i sali indesiderati, è stato il gold standard per la desalinizzazione e il riutilizzo delle acque reflue. La sfida in cui si sono imbattuti gli scienziati, però, è che il materiale che filtra meglio le impurità, la poliammide, è altamente suscettibile al cloro. Sebbene il cloro sia tipicamente utile nella pulizia delle membrane, può degradare membrane in poliammide.

Gli scienziati della Yale e della Nanjing University of Science and Technology hanno creato una membrana resistente al cloro, ciò che i ricercatori chiamano "il santo graal dell'industria", che potrebbe far avanzare in modo significativo il campo per affrontare meglio le sfide dell'approvvigionamento idrico globale. Risultati del loro lavoro, guidato da Menachem Elimelech di Yale, il Professore Roberto C. Goizueta di Ingegneria Chimica e Ambientale, sono stati pubblicati il ​​5 ottobre sulla rivista Sostenibilità della natura .

Con i loro metodi di fabbricazione, Elimelech ha detto, hanno creato una tecnologia scalabile per robuste membrane ad osmosi inversa che ha il potenziale per la produzione a basso costo necessaria per grandi, applicazione del mondo reale.

"Queste membrane possono consentire un modo più sostenibile dal punto di vista economico e ambientale per desalinizzare e riutilizzare le acque reflue, e soddisfare le esigenze di approvvigionamento di acqua dolce nel 21° secolo, " Egli ha detto.

Una componente fondamentale è stata la scelta del materiale. "Stiamo usando una membrana in poliestere, "ha detto Ryan DuChanois, uno studente laureato nel laboratorio di Elimelech. "Una delle nostre ispirazioni sono stati i costumi da bagno, che sono realizzati con materiali in poliestere, e ovviamente, quelli sono resistenti al cloro."

L'uso del poliestere è stato considerato in precedenza, senza successo. Quelle precedenti membrane in poliestere non avevano la stessa capacità di respingere il sale di una membrana in poliammide. Ciò ha portato il team di ricerca a provare un approccio multistrato.

"Abbiamo preso il primo strato, che è una membrana di nanofiltrazione convenzionale che è suscettibile all'attacco del cloro e poi per di più, mettiamo strati di poliestere, " disse Xuan Zhang, professore alla Nanjing University of Science and Technology. "Se usassimo solo lo strato di poliestere e non lo strato di nanofiltrazione, non formerebbe una densa membrana ad osmosi inversa, quindi la formazione del poliestere che si verifica all'interno dei pori della membrana di nanofiltrazione è stata fondamentale per creare una membrana ad osmosi inversa".

Non solo la membrana multistrato si è dimostrata resistente al cloro, si è comportato come la membrana di poliammide convenzionale in termini di permeabilità all'acqua e prestazioni di desalinizzazione.

"Le persone hanno cercato per molto tempo di trovare una chimica per una membrana ad osmosi inversa che fosse anche resistente al cloro, " ha detto DuChanois. "Abbiamo saputo affrontare l'uno o l'altro, ma non entrambi insieme, quindi il fatto che abbiamo preso un materiale resistente al cloro e l'abbiamo trasformato in una membrana ad osmosi inversa è stato entusiasmante."

Zhang ha affermato che i ricercatori lavoreranno per ottimizzare la tecnologia per renderla scalabile per l'uso industriale.

"Valuteremo alcune altre proprietà della membrana in poliestere e cercheremo di semplificare ulteriormente il metodo di fabbricazione della membrana per soddisfare le esigenze di lavorazione industriale, " disse Zhang.