Le membrane di nanotubi di carbonio (CNT) hanno un brillante futuro nell'affrontare la crescente necessità mondiale di purificare l'acqua dal mare, dicono i ricercatori in uno studio pubblicato sulla rivista Desalination.
"Attualmente, circa 400 milioni di persone utilizzano acqua desalinizzata ed è stato previsto che entro il 2025, Il 14% della popolazione mondiale sarà costretta a utilizzare l'acqua di mare, " ha detto il signor Eaqub Ali, dal Centro di ricerca sulla nanotecnologia e catalisi dell'Università della Malesia a Kuala Lumpur, Malaysia. Dice che le membrane CNT ingegnerizzate hanno il potenziale per affrontare le sfide attuali e future nella purificazione dell'acqua.
Per gli sforzi per rivedere lo stato della tecnologia delle membrane di nanotubi di carbonio e spingere il campo in avanti, Ali e i suoi colleghi sono stati selezionati per un premio Elsevier Atlas.
Gli impianti di desalinizzazione forniscono già gran parte dell'acqua utilizzata dalle persone in molte parti del mondo, soprattutto in Israele, Arabia Saudita, e Australia. Il cambiamento climatico sta solo aumentando la domanda di acqua desalinizzata poiché la maggiore evaporazione e l'innalzamento dei mari limitano ulteriormente le forniture di acqua dolce per una popolazione mondiale in crescita. Ma gli attuali metodi per desalinizzare l'acqua hanno un costo molto elevato in termini di energia, il che significa più gas serra e più riscaldamento globale.
Gli impianti di desalinizzazione esistenti si basano sull'osmosi inversa, distillazione sotto vuoto, o una combinazione dei due. Ma questi metodi sono ad alta intensità energetica e costosi.
I nanotubi di carbonio sono minuscoli tubi esagonali, realizzati arrotolando fogli di grafene, disse Rasel Das, primo autore del saggio. Richiedono poca energia e possono essere progettati per respingere o rimuovere in modo specifico non solo il sale, ma anche inquinanti comuni.
"I pori cavi dei CNT sono estremamente, estremamente piccolo, " Ali ha detto. "Tuttavia, per le loro straordinarie proprietà chimiche e fisiche, consentono passaggi dell'acqua senza attrito attraverso i pori, ma rifiuta la maggior parte dei sali, ioni, e inquinanti, dandoci acqua purificata, probabilmente nella sua forma migliore."
Questa proprietà senza attrito è anche ciò che dà ai CNT il potenziale per purificare l'acqua con così poca energia. E le membrane di nanotubi di carbonio hanno altri vantaggi, Das ha aggiunto, comprese le proprietà autopulenti.
"Ciò che rende speciali i CNT è che hanno proprietà citotossiche, " ha detto. Ciò significa che le membrane uccidono naturalmente i microbi che altrimenti potrebbero sporcare le loro superfici. Di conseguenza, le membrane di nanotubi di carbonio hanno il potenziale per durare più a lungo e possono essere riutilizzabili.
Ci sono ostacoli ancora da superare, ha detto il co-autore del documento Sharifah Bee Abd Hamid. Le membrane CNT sono ora costose da produrre, soprattutto per usi su larga scala. Sono necessarie anche ricerche per produrre membrane con pori di distribuzione e dimensioni più uniformi.
"La maggior parte dei progressi nella ricerca sulla desalinizzazione si concentra sulla dimostrazione [della capacità delle membrane CNT] su piccola scala, " lei disse.
Per operazioni su larga scala, è necessario lavorare per produrre membrane CNT su film sottili o compositi in fibra di tessuto. Preparare le membrane per l'uso richiederà uno sforzo nella progettazione dei materiali, requisiti operativi, e altro ancora.
Se un giorno, queste membrane possono essere utilizzate in brocche o bottiglie per il filtraggio dell'acqua, "per trattare l'acqua salata direttamente nel punto di utilizzo, "Hamid dice, "è un sogno che diventa realtà per molti."
Il redattore capo di desalinizzazione , Nidal Hilal, detto della ricerca, "Le risorse idriche disponibili stanno diminuendo a causa dell'aumento della crescita della popolazione, scarse precipitazioni, richieste concorrenti da parte dell'industria e normative più rigorose basate sulla salute per lo sviluppo agricolo e urbano. Dobbiamo cercare fonti d'acqua alternative come l'acqua di mare, acqua piovana, acque reflue, e acque reflue industriali. La filtrazione a membrana è considerata tra i processi più promettenti e ampiamente utilizzati per il trattamento e la desalinizzazione dell'acqua... I nanotubi di carbonio (CNT) hanno mostrato un grande potenziale in acqua, trattamento delle acque reflue e desalinizzazione in quanto hanno molte proprietà fisico-chimiche chiave interessanti con la capacità di essere funzionalizzate per migliorare la loro affinità e selettività".
