Ecco un aggiornamento sulla ricerca che sta investigando la possibilità di migliorare la rimozione del sale dall’acqua utilizzando il grafene.
di Kristin Majcher
L’Organizzazione Mondiale della Sanità stima che 750 milioni di persone non hanno accesso a fonti idriche sicure, e che un numero ancora maggiore di persone non abbia scorte a sufficienza a causa di siccità come quella che ha colpito la California. La creazione di acqua fresca attraverso la desalinizzazione di acqua marina o acqua salmastra a terra è un processo ancora costoso, in particolare per via dell’energia richiesta per spingere l’acqua attraverso membrane in grado di filtrare il sale (vedi “Dissalare per Disperazione”).
Negli ultimi mesi, gli scienziati hanno pubblicato alcune ricerche sulle potenzialità del grafene impiegato come materiale per le membrane.
I cristalli singoli
Nel numero di Nature Nanotechnology del 23 marzo, i ricercatori dell’Oak Ridge National Laboratory hanno descritto una membrana in grafene creata sovrapponendo strati di atomi di carbonio in una struttura ad alveare. Questi atomi formano un cristallo di forma esagonale che misura intorno a 0.1 millimetri in larghezza e lunghezza, con fori più piccoli di un nanometro pensati per permettere all’acqua di passare bloccando però il sale. Una membrana di dissalazione realizzata con questo cristallo in grafene dovrebbe misurare diversi metri per funzionare in un impianto commerciale, spiega il ricercatore dell’Oak Ridge Ivan Vlassiouk. Per il momento, aggiunge, il team è riuscito a portare le dimensioni complessive del materiale a diversi millimetri.
Le falle da tappare
Alcuni ricercatori del MIT hanno dimostrato che è possibile utilizzare pellicole di grafene come membrana per la desalinizzazione attaccandole a una struttura di supporto in policarbonato. Ciononostante, alcuni difetti tendono a formarsi nel grafene, indebolendo così la membrana e lasciando passare il sale o altri contaminanti. Stando a un documento pubblicato su Nano Letters il 27 aprile, i ricercatori del MIT, gli autori dell’Oak Ridge e della King Fahd University of Petroleum and Minerals dell’Arabia Saudita avrebbero trovato un sistema per risolvere questo problema. Il team ha riempito i difetti più grandi con del nylon e depositato dell’afnio, seguito da uno strato di ossido, nelle aree più piccole.
Computer design
In un documento di revisione degli ultimi progressi, i ricercatori del MIT David Cohen-Tanugi e Jeffrey Grossman scrivono che la forza, lo spessore ridotto e le proprietà chimiche del grafene potrebbero renderlo “il materiale per eccellenza” nelle membrane per la desalinizzazione. In questo documento descrivono come le simulazioni al computer abbiano contribuito alla comprensione delle proprietà chimiche dei nanopori presenti nel materiale; il modo in cui l’acqua scorre attraverso queste aperture; e l’efficienza con cui le membrane conservano la propria forza nel tempo. Il documento è comparso nel numero di Desalination uscito il 15 giugno.
Vlassiouk sostiene che potrebbe volerci almeno un decennio prima che il grafene per la desalinizzazione entri in commercio. Anche se, in teoria, il grafene potrebbe portare a membrane in grado di processare l’acqua più rapidamente e con un consumo inferiore, resta da chiarire l’esatto costo economico della sua implementazione.
(MO)
