I ricercatori KAUST hanno sviluppato un rivestimento rimovibile che può essere utilizzato per pulire le membrane di desalinizzazione. Il rivestimento atossico potrebbe fornire un'alternativa più sicura ed efficiente ai prodotti chimici nocivi utilizzati per pulire i sistemi di osmosi inversa per la desalinizzazione dell'acqua di mare.

Il processo di desalinizzazione ad osmosi inversa utilizza la pressione per filtrare l'acqua di mare attraverso una membrana semipermeabile per produrre acqua potabile fresca. Sebbene la tecnica sia più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ad altri approcci di desalinizzazione, le sue prestazioni possono essere ostacolate dalla crescita di batteri e altri microrganismi sulla superficie della membrana.

"Questo biofilm crea uno strato che non consente il passaggio dell'acqua con la stessa facilità, "dice Maria Fernanda Nava-Ocampo, un dottorato di ricerca studente sotto la supervisione di Johannes Vrouwenvelder. "Uno dei maggiori problemi di tutti gli attuali metodi per controllare il biofouling è che non rimuovono completamente il biofilm dal sistema di membrane, con conseguente incrostazione permanente. Ciò provoca un elevato consumo di energia e lo smaltimento in mare di sostanze chimiche di controllo".

Mentre altri rivestimenti sono spesso realizzati con sostanze chimiche nocive, il nuovo rivestimento in polielettrolita evita che i linker tossici si attacchino alla membrana. Può anche essere espulso in sicurezza dall'impianto con salamoia e flusso aumentato, lasciando la superficie della membrana libera dal biofilm.

"Il vantaggio del nostro rivestimento è che si attacca alla superficie tramite interazioni elettrostatiche, quindi non dobbiamo usare prodotti chimici, " dice Nava-Ocampo. "Inoltre, non dobbiamo pretrattare la membrana per rivestirla. La membrana rimane nel sistema e facciamo semplicemente passare il rivestimento attraverso lo stesso flusso di corrente utilizzato per la desalinizzazione".

Il team ha testato il rivestimento creato utilizzando un simulatore di incrostazioni a membrana, un piccolo dispositivo che imita le condizioni negli impianti di desalinizzazione ad osmosi inversa. Hanno fatto circolare il rivestimento attraverso il sistema cinque volte per stabilire strati sulla superficie della membrana e hanno aggiunto sostanze nutritive biodegradabili per incoraggiare la crescita del biofilm.

Dopo otto giorni, i ricercatori hanno lavato il sistema con un forte flusso di soluzione salina per 24 ore per rimuovere il rivestimento. Il team ha confrontato le prestazioni della membrana rivestita con un controllo non rivestito.

Utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione, i ricercatori hanno scoperto che il rivestimento è rimasto stabile in acqua salata, rendendolo adatto alla desalinizzazione dell'acqua di mare. Aumentando la forza del flusso d'acqua e la salinità dell'acqua, il team è stato in grado di rimuovere con successo il rivestimento e il biofilm attaccato dalla membrana.

Dopo questo processo di pulizia, il flusso di liquido attraverso la membrana rivestita era due volte superiore rispetto al controllo non rivestito.

"Questo ha dimostrato che la nostra tecnica ha un potenziale di pulizia migliore, " afferma Nava-Ocampo. "Il prossimo passo è renderlo più efficiente e durevole su scala più ampia".