211service.com
Renser vand med nanopartikler
Tilføjelse af nanopartikler til en vandrensende membran kan fordoble dens effektivitet, ifølge et opstartsfirma baseret i Los Angeles. Med det globale vandforbrug stigende og ferskvand i begrænset forsyning, har virksomheden, NanoH2O , siger, at dens nye tilgang kunne gøre en sådan rensningsteknologi til en levedygtig løsning på et voksende problem.
Under pres: Membranen udviklet af NanoH2O tillader mere vand at filtrere igennem under samme mængde tryk. Dette reducerer energibehovet med omkring 20 procent, siger CEO Jeff Green.
Omvendt osmose – fodring af vand gennem en semipermeabel membran for at filtrere urenheder ud – anses bredt for at være den mest effektive måde at afsalte vand på. Men det er meget energikrævende, og derfor dyrt, fordi vand skal presses gennem membranen under tryk. En vigtig måde at reducere de involverede omkostninger på er at øge vandgennemstrømningen for det samme tryk. Men i mange år har forbedringer i membranteknologi i bedste fald været inkrementelle, siger Jeff Green , NanoH2O stifter og administrerende direktør.
NanoH2O har fundet ud af, at tilsætning af porøse nanopartikler til membraner dramatisk kan øge effektiviteten, hvormed vand kan filtreres. Under tilsvarende pres går der dobbelt så meget vand igennem, siger Green. I et afsaltningsanlæg ville denne øgede permeabilitet reducere energibehovet med 20 procent eller øge vandproduktiviteten med 70 procent for samme pris, tilføjer han.
Konceptet er godt, siger Benito Mariñas , en miljøingeniør ved University of Illinois i Urbana-Champaign. Membranbaseret afsaltning overvejes normalt kun, når ferskvandsforsyningerne ikke opfylder efterspørgslen. Men med stigende efterspørgsel og kun 1 procent af det globale ferskvand tilgængeligt til menneskelig brug, siger Mariñas, at sådanne teknologier vil blive vigtigere. Lige nu bruger vi ikke så meget membraner til afsaltning af havvand, som vi kunne, siger han, i høj grad på grund af den nødvendige mængde energi.
Materialet, der bruges til omvendt osmose, er normalt en organisk tyndfilmsmembran, typisk et polymidmateriale perforeret med små huller. Disse huller er små nok til at lade vand passere igennem, men de blokerer for salt og andre forurenende stoffer. NanoH2Os tilgang, baseret på forskning udført af Erik Hoek , en miljøingeniør ved University of California, Los Angeles, skal indlejre burlignende nanopartikler lavet af aluminiumsilikatmineraler, kaldet zeolitter, i membranen. Disse partikler har en diameter på højst 200 nanometer - omtrent svarende til tykkelsen af membranen.
Indlejring af nanopartiklerne ændrer membranens egenskaber, hvilket gør den hydrofil eller vandtiltrækkende, så vandet lettere passerer igennem. Det er dog afgørende, at membranen bevarer sin evne til at filtrere forurenende stoffer fra, siger Green.
NanoH2O har været i en forskningsfase, siden virksomheden blev oprettet i 2005. Men tidligere på måneden sikrede den sig 15 millioner dollars i finansiering til at kommercialisere sin teknologi. Ifølge Green vil virksomheden nu opskalere produktionen med det formål at bringe sin teknologi på markedet inden 2010.
Mariñas siger, at der har været masser af interesse for at bruge uorganiske hydrofile materialer til omvendt osmose, men intet andet design er blevet kommercialiseret. En grund til dette, siger han, er, at de fleste hydrofile materialer har tendens til at være dårlige til at filtrere urenheder fra. Det faktum, at dette firma producerer en hybrid, der ikke udelukkende er lavet af hydrofilt materiale, er meget interessant, siger han.
En anden vigtig fordel, siger Green, er, at nanopartiklerne udviklet af NanoH2O har en tredimensionel porøs struktur. Dette betyder, at i modsætning til nogle andre porøse hydrofile materialer, der undersøges, er der ingen grund til at bekymre sig om, hvordan de er orienteret inde i membranen for at passere vand.
NanoH2Os indlejrede tilgang er også kompatibel med eksisterende fremstillingsprocesser, siger Green og tilføjer kun 5 procent til produktionsomkostningerne.