Le membrane all'ossido di grafene hanno attirato una notevole attenzione in quanto candidati promettenti per nuove tecnologie di filtrazione. Ora è stato raggiunto il tanto agognato sviluppo di realizzare membrane in grado di setacciare i sali comuni.

Una nuova ricerca dimostra il potenziale nel mondo reale di fornire acqua potabile pulita a milioni di persone che lottano per accedere a fonti di acqua pulita adeguate.

Le nuove scoperte di un gruppo di scienziati dell'Università di Manchester sono state pubblicate oggi sulla rivista Nanotecnologia della natura . In precedenza le membrane all'ossido di grafene hanno mostrato un potenziale eccitante per la separazione dei gas e la filtrazione dell'acqua.

Le membrane all'ossido di grafene sviluppate presso il National Graphene Institute hanno già dimostrato il potenziale di filtrare piccole nanoparticelle, molecole organiche, e anche grandi sali. Fino ad ora, però, non potevano essere utilizzati per setacciare i sali comuni utilizzati nelle tecnologie di desalinizzazione, che richiedono setacci ancora più piccoli.

Precedenti ricerche presso l'Università di Manchester hanno scoperto che se immerso in acqua, le membrane di ossido di grafene si gonfiano leggermente e i sali più piccoli scorrono attraverso la membrana insieme all'acqua, ma gli ioni o le molecole più grandi vengono bloccati.

Il gruppo con sede a Manchester ha ora sviluppato ulteriormente queste membrane di grafene e ha trovato una strategia per evitare il rigonfiamento della membrana quando esposta all'acqua. La dimensione dei pori nella membrana può essere controllata con precisione, il che può setacciare i sali comuni dall'acqua salata e renderla sicura da bere.

Poiché gli effetti del cambiamento climatico continuano a ridurre le forniture idriche della città moderna, anche i ricchi paesi moderni stanno investendo nelle tecnologie di desalinizzazione. A seguito delle gravi inondazioni in California, anche le principali città ricche stanno cercando sempre più soluzioni idriche alternative.

Quando i sali comuni vengono sciolti in acqua, formano sempre un "guscio" di molecole d'acqua attorno alle molecole di sali. Ciò consente ai minuscoli capillari delle membrane di ossido di grafene di impedire al sale di fluire insieme all'acqua. Le molecole d'acqua sono in grado di passare attraverso la barriera della membrana e di fluire in modo anomalo veloce, il che è l'ideale per l'applicazione di queste membrane per la desalinizzazione.

Professor Rahul Nair, presso l'Università di Manchester ha dichiarato:"La realizzazione di membrane scalabili con dimensioni dei pori uniformi fino a scala atomica è un significativo passo avanti e aprirà nuove possibilità per migliorare l'efficienza della tecnologia di desalinizzazione.

"Questo è il primo esperimento chiaro in questo regime. Dimostriamo anche che ci sono possibilità realistiche di ampliare l'approccio descritto e produrre in serie membrane a base di grafene con le dimensioni del setaccio richieste".

Il signor Jijo Abraham e il dott. Vasu Siddeswara Kalangi sono stati gli autori congiunti del documento di ricerca:"Le membrane sviluppate non sono utili solo per la desalinizzazione, ma la sintonizzabilità su scala atomica della dimensione dei pori apre anche nuove opportunità per fabbricare membrane con filtrazione su richiesta in grado di filtrare gli ioni in base alle loro dimensioni", ha affermato Abraham.

Entro il 2025 l'ONU prevede che il 14% della popolazione mondiale incontrerà la scarsità d'acqua. Questa tecnologia ha il potenziale per rivoluzionare la filtrazione dell'acqua in tutto il mondo, in particolare nei paesi che non possono permettersi impianti di desalinizzazione su larga scala.

Si spera che i sistemi a membrana di grafene-ossido possano essere costruiti su scale più piccole rendendo questa tecnologia accessibile ai paesi che non hanno l'infrastruttura finanziaria per finanziare grandi impianti senza compromettere la resa dell'acqua dolce prodotta.