https://bodybydarwin.com
Slider Image

Αυτό το φίλτρο γραφένιου θα μπορούσε να κάνει φθηνότερο να πίνει θαλασσινό νερό

2020

Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε νωρίτερα αυτή την εβδομάδα στο περιοδικό Nature Nanotechnology μπορεί να αποτελέσει ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση της παραγωγής αφαλατωμένου ύδατος-νερού στο οποίο αφαιρείται αλάτι για να είναι ασφαλές για το πόσιμο - μια βιώσιμη επιλογή για όλο τον κόσμο. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ έχουν τροποποιήσει τις μεμβράνες οξειδίου του γραφένιου, έναν τύπο επιλεκτικής διαπερατής μεμβράνης που επιτρέπει σε μερικά μόρια να περάσουν διατηρώντας παράλληλα άλλους, να αφήνουν το νερό μέσα από την παγίδευση ιόντων άλατος. Είναι ουσιαστικά ένα μοριακό κόσκινο.

Η εύρεση νέων πηγών γλυκού νερού είναι σημαντική, επειδή περίπου το 20% του παγκόσμιου πληθυσμού - 1, 2 δισεκατομμύρια άνθρωποι - δεν έχουν πρόσβαση σε καθαρό πόσιμο νερό, σύμφωνα με τα Ηνωμένα Έθνη. Είναι ένας αριθμός που αναμένεται να αυξηθεί καθώς οι πληθυσμοί αυξάνονται και τα υπάρχοντα αποθέματα ύδατος μειώνονται, εν μέρει λόγω της κλιματικής αλλαγής. Αυτή η πραγματικότητα οδήγησε ορισμένους να προτείνουν ότι η επόμενη "χρυσή βιασύνη" στον κόσμο θα είναι για το νερό. Άλλοι έχουν μια λιγότερο αυστηρή προσέγγιση, ανησυχώντας ότι οι πόλεμοι του μέλλοντος θα πολεμήσουν πάνω από το νερό. Και αυτή η ανησυχία δεν είναι αδικαιολόγητη: ο πόλεμος που τρέχει σήμερα στην Υεμένη συνδέεται, τουλάχιστον εν μέρει, με συγκρούσεις ύδατος.

Όμως, ενώ το φρέσκο ​​νερό είναι λιγοστό (ένα τρελό τρία τοις εκατό του νερού του κόσμου είναι φρέσκο) το ίδιο το νερό δεν είναι. Η Γη είναι περισσότερο από 70 τοις εκατό νερό, αλλά το 97 τοις εκατό είναι ανεπανάληπτο επειδή είναι είτε αλάτι είτε υφάλμυρο (ένα μίγμα αλατιού και γλυκού νερού). Η περιστασιακή γλύπτης του θαλασσινού νερού, ενώ κολυμπά δίπλα, πίνοντας αλμυρό νερό είναι επικίνδυνη για τον άνθρωπο-οδηγεί σε αφυδάτωση και τελικά θάνατο. Ως εκ τούτου, το περίφημο φτιαγμένο από το Rhyme του Αρχαίου Ναυτικού : «νερό, νερό παντού, ούτε πτώση για ποτό».

Η αφαλάτωση μπορεί να αποτελέσει λύση. Εξάλλου, η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται ήδη σε μέρη της Μέσης Ανατολής και των Νήσων Καϊμάν. Ωστόσο, οι δύο τεχνικές που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι η απόσταξη φαινομένου πολλών βαθμίδων, η οποία αναβοσβήνει ένα μέρος του νερού στον ατμό μέσω μιας σειράς ανταλλαγών θερμότητας και την αντίστροφη όσμωση, η οποία χρησιμοποιεί μια αντλία υψηλής πίεσης για να ωθήσει το θαλασσινό νερό μέσω της αντίστροφης οι μεμβράνες οσμώσεως για την απομάκρυνση των ιόντων και των σωματιδίων από το πόσιμο νερό έχουν πολλά βασικά μειονεκτήματα.

Οι τρέχουσες μέθοδοι αφαλάτωσης είναι εντατικές σε ενέργεια και προκαλούν δυσμενείς περιβαλλοντικές επιπτώσεις, γράφει ο Ram Devanathan, ερευνητής της Διεύθυνσης Ενέργειας και Περιβάλλοντος στο Εθνικό Εργαστήριο Βορειοδυτικού Ειρηνικού (Pacific Northwest National Laboratory), σε συνεργασία με τη μελέτη. Επιπλέον, η παραγωγή ενέργειας καταναλώνει μεγάλες ποσότητες νερού και δημιουργεί λύματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν με περαιτέρω ενέργεια

Οι μεμβράνες οξειδίου του γραφένιου δείχνουν ότι είναι μια σχετικά φθηνή εναλλακτική λύση, επειδή μπορούν να παραχθούν φτηνά σε ένα εργαστήριο και παρόλο που το νερό περνά εύκολα από αυτά, τα άλατα δεν είναι. Ωστόσο, όταν βυθίζονται σε νερό σε μεγάλη κλίμακα, οι μεμβράνες οξειδίου του γραφένιου τείνουν να διογκώνονται γρήγορα. Αφού διογκωθούν, οι μεμβράνες όχι μόνο επιτρέπουν να περάσει νερό, αλλά και ιόντα νατρίου και μαγνησίου, δηλαδή αλάτι, αποτρέποντας το σκοπό της διήθησης.

Ο συγγραφέας της μελέτης Rahul Nair και οι συνάδελφοί του ανακάλυψαν ότι τοποθετώντας τοίχους από εποξειδική ρητίνη σε κάθε πλευρά του οξειδίου του γραφένιου, θα μπορούσαν να σταματήσουν την επέκταση. Και περιορίζοντας τις μεμβράνες με ρητίνη, ήταν σε θέση να συντονίσουν το τριχοειδές τους μέγεθος για να αποτρέψουν τυχόν διαλυτά άλατα από το να βάλουν μια βόλτα στα μόρια του νερού.

Το επόμενο βήμα θα είναι η δοκιμή σε βιομηχανική κλίμακα για να διαπιστωθεί αν η μέθοδος παραμένει. Εάν λειτουργεί, πολλοί άνθρωποι μπορεί απλώς να πίνουν (ένα ποτήρι νερό) σε αυτό.

Οι άνθρωποι έχουν ένα σκληρό χρόνο «σκοτώνοντας» ρομπότ, ειδικά όταν ζητούν τη ζωή τους

Οι άνθρωποι έχουν ένα σκληρό χρόνο «σκοτώνοντας» ρομπότ, ειδικά όταν ζητούν τη ζωή τους

Αυτός ο όμορφος χάρτης της ατμόσφαιρας της Γης δείχνει έναν κόσμο στη φωτιά

Αυτός ο όμορφος χάρτης της ατμόσφαιρας της Γης δείχνει έναν κόσμο στη φωτιά

Αυτή η οπτική ψευδαίσθηση δημιουργεί έναν εύχρηστο fake φακό

Αυτή η οπτική ψευδαίσθηση δημιουργεί έναν εύχρηστο fake φακό