Hvad skal der til for at kommercialisere bedre afsaltningsteknologier?

Det vurderer Verdenssundhedsorganisationen 750 mio mennesker mangler adgang til sikre vandkilder, mens mange flere har utilstrækkelige forsyninger på grund af tørke som den i Californien. At skabe ferskvand gennem afsaltning af havet eller saltvand på land er stadig dyrt, primært på grund af den energi, der kræves for at skubbe vand gennem membraner, der filtrerer saltet fra (se Hvordan kan afsaltning blive billigere? og Afsaltning ud af desperation). I de seneste måneder har forskere offentliggjort forskning, der fremmer vores forståelse af mulighederne for bedre membraner lavet af det superstærke og lette materiale grafen.

En gengivelse af strukturen af ​​grafen.

Enkeltkrystaller

I udgaven af ​​23. marts af Natur nanoteknologi , beskrev forskere ved Oak Ridge National Laboratory, hvordan de lavede en grafenmembran til afsaltning fra lagdeling af kulstofatomer i en honeycomb-struktur. Disse atomer danner en sekskantformet krystal, der måler omkring 0,1 millimeter i bredden og længden, med huller mindre end en nanometer designet til at lade vand igennem og blokere salt. En afsaltningsmembran lavet af denne grafenkrystal ville ideelt set skulle måles i meter for at fungere i et kommercielt anlæg, siger Oak Ridge-forsker Ivan Vlassiouk. Han siger, at holdet har skaleret dette membranmateriale op til flere millimeter indtil videre.

Tætning af utætheder

MIT-forskere har vist, at det er muligt at bruge plader af grafen som en afsaltningsmembran ved at fastgøre den til en polycarbonat-støttestruktur. Defekter har dog en tendens til at dannes i grafenet, som kan svække membranen og muligvis slippe salt eller andre forurenende stoffer igennem. I en 27. april Nano bogstaver papir , MIT-forskerne og forfatterne fra Oak Ridge og Saudi-Arabiens King Fahd University of Petroleum and Minerals ser ud til at have fundet en måde at løse dette på. Holdet udfyldte de større defekter med nylon og aflejret hafniummetal efterfulgt af et lag oxid til mindre defektområder.

Computer design

Grafens styrke, tyndhed og kemiske egenskaber kan gøre det til det ultimative membranmateriale til afsaltning, skrev MIT-forskerne David Cohen-Tanugi og Jeffrey Grossman i et papir, der gennemgår nogle af de fremskridt, forskere har gjort. De beskriver, hvordan computersimuleringer har hjulpet forskere med at forstå de kemiske egenskaber af de nanoporer, der er stukket ind i materialet; hvordan vand strømmer gennem disse åbninger; og hvor godt membranerne kan bevare deres styrke over tid. Avisen blev omtalt i 15. juni-udgaven af Afsaltning.

Takeaway:

Oak Ridge's Vlassiouk siger, at det kan tage mindst et årti at kommercialisere grafenafsaltning. Mens grafen teoretisk set kunne skabe membraner, der behandler vand hurtigere med mindre energi, forbliver de omkostningsbesparelser, der ville være forbundet med at bruge dem, uklare.

Har du et stort spørgsmål? Send forslag til [email protected].

skjule