Was braucht es, um bessere Entsalzungstechnologien zu kommerzialisieren?

Das schätzt die Weltgesundheitsorganisation 750 Millionen Menschen haben keinen Zugang zu sicheren Wasserquellen, während viele weitere aufgrund von Dürren wie der in Kalifornien nicht ausreichend versorgt sind. Die Erzeugung von Süßwasser durch Meerwasserentsalzung oder Salzwasser an Land ist immer noch teuer, hauptsächlich wegen der Energie, die benötigt wird, um Wasser durch Membranen zu drücken, die das Salz herausfiltern (siehe Wie kann Entsalzung billiger werden? und Entsalzung aus Verzweiflung ). In den letzten Monaten haben Wissenschaftler Forschungsergebnisse veröffentlicht, die unser Verständnis der Aussichten für bessere Membranen aus dem superstarken und leichten Material Graphen erweitern.

Eine Darstellung der Struktur von Graphen.

Einkristalle

In der Ausgabe vom 23. März Natur Nanotechnologie beschrieben Forscher des Oak Ridge National Laboratory, wie sie eine Graphenmembran zur Entsalzung aus geschichteten Kohlenstoffatomen in einer Wabenstruktur herstellten. Diese Atome bilden einen sechseckigen Kristall, der etwa 0,1 Millimeter breit und lang ist, mit Löchern, die kleiner als ein Nanometer sind, um Wasser durchzulassen und Salz zu blockieren. Eine Entsalzungsmembran aus diesem Graphenkristall müsste idealerweise in Metern gemessen werden, um in einer kommerziellen Anlage zu funktionieren, sagt Ivan Vlassiouk, Forscher bei Oak Ridge. Er sagt, das Team habe dieses Membranmaterial bisher auf mehrere Millimeter vergrößert.

Lecks abdichten

MIT-Forscher haben gezeigt, dass es möglich ist, Graphenblätter als Entsalzungsmembran zu verwenden, indem sie an einer Polycarbonat-Trägerstruktur befestigt werden. Im Graphen bilden sich jedoch tendenziell Defekte, die die Membran schwächen und möglicherweise Salz oder andere Verunreinigungen durchlassen können. An einem 27.4 Nano-Buchstaben Papier , scheinen die MIT-Forscher und Autoren von Oak Ridge und der King Fahd University of Petroleum and Minerals in Saudi-Arabien einen Weg gefunden zu haben, dies zu beheben. Das Team füllte die größeren Defekte mit Nylon und abgeschiedenem Hafniummetall, gefolgt von einer Oxidschicht auf kleineren Defektbereichen.

Computerdesign

Die Festigkeit, Dünne und chemischen Eigenschaften von Graphen könnten es zum ultimativen Membranmaterial für die Entsalzung machen, schrieben die MIT-Forscher David Cohen-Tanugi und Jeffrey Grossman in einem Artikel, in dem einige der Fortschritte der Forscher überprüft wurden. Sie beschreiben, wie Computersimulationen Forschern geholfen haben, die chemischen Eigenschaften der in das Material gestochenen Nanoporen zu verstehen; wie Wasser durch diese Öffnungen fließt; und wie gut die Membranen ihre Festigkeit im Laufe der Zeit behalten können. Das Papier wurde in der Ausgabe vom 15. Juni vorgestellt Entsalzung.

Das wegnehmen:

Vlassiouk von Oak Ridge sagt, dass es mindestens ein Jahrzehnt dauern könnte, die Graphenentsalzung zu kommerzialisieren. Während Graphen theoretisch für Membranen sorgen könnte, die Wasser schneller und mit weniger Energie aufbereiten, bleiben die Kosteneinsparungen, die mit ihrer Verwendung verbunden wären, unklar.

Haben Sie eine große Frage? Senden Sie Vorschläge an [email protected].

verbergen