I team di ricerca stanno provando diversi approcci nel campo delle nanotecnologie per migliorare le tecnologie delle membrane ad acqua. Uno di questi è migliorare la purificazione dell'acqua utilizzando i canali di trasporto dell'acqua della natura, acquaporine. Però, costruire membrane adatte ai processi industriali è una sfida.
Le membrane per la purificazione dell'acqua sono utilizzate in molte applicazioni e al momento sono in fase di sviluppo diversi tipi di membrane. Nessuna membrana può filtrare e purificare completamente l'acqua, ma vengono apportati miglioramenti utilizzando nuovi tipi di membrane.
Nel progetto MEMBAQ (Incorporation of Aquaporins in Membranes for Industrial Applications), finanziato dalla Commissione Europea, i ricercatori stanno sfruttando una struttura unica che la natura ha già creato, quando stanno sviluppando un'invenzione nanotecnologica. Si ispirano ai canali di trasporto dell'acqua delle membrane cellulari costituiti da proteine chiamate acquaporine. Vengono lasciate passare solo molecole di H2O pura. Con queste acquaporine sono stati incorporati diversi tipi di membrane per la filtrazione dell'acqua, alla ricerca di una rivoluzionaria tecnologia nanobiotecnologica a membrana dell'acqua in grado di rimuovere particelle e agenti patogeni dall'acqua in modo molto più efficiente, rispetto ad altre membrane in commercio.
La sfida principale al momento è rendere le membrane applicabili ai processi industriali. Però, gli scienziati hanno fatto molta strada sostenendo le acquaporine con uno strato di idrogel flessibile e simile a un tessuto e poi stabilizzando questo strato con un film di teflon perforato, in grado di trattenere goccioline di idrogel e acquaporina. Obiettivo del progetto è sviluppare membrane in grado di, Per esempio, riciclare le acque reflue in acqua potabile e desalinizzare l'acqua. Inoltre, questa tecnologia potrebbe servire i clienti che lavorano sui semiconduttori, poiché usano molta acqua ultra pura, e potrebbe rendere questa industria più verde riducendo l'energia necessaria durante il processo di purificazione dell'acqua. Se tutto va secondo i piani, ai clienti verrà offerta una membrana da cinque a dieci volte più efficiente delle membrane attualmente disponibili sul mercato.
Un altro modo per migliorare la purificazione dell'acqua attraverso un approccio nanotecnologico è stato sviluppato dai ricercatori della Stanford University. Hanno elettrificato una membrana di cotone, rivestiti con nanofili e nanotubi d'argento, per uccidere gli agenti patogeni. Questo meccanismo elettrico viene utilizzato al posto dell'esclusione delle dimensioni. I pori più grandi lasciano scorrere l'acqua attraverso circa 80, 000 volte più veloce di quanto consentano le membrane che intrappolano i batteri e consentono inoltre di evitare l'intasamento delle membrane. Sono necessarie più fasi di filtraggio, poiché una membrana elettrificata uccide solo il 98 percento degli agenti patogeni. I ricercatori hanno dimostrato che l'elettricità necessaria per far passare la corrente attraverso la membrana potrebbe essere pari a un quinto del fabbisogno energetico di una pompa di filtrazione, quando viene lasciata passare una quantità d'acqua paragonabile.
Il mercato delle diverse membrane in grado di purificare l'acqua è in crescita e i clienti potrebbero presto avere la possibilità di scegliere una membrana più adatta alle loro esigenze.
