211service.com
Rening av vatten med nanopartiklar
Att lägga till nanopartiklar till ett vattenrenande membran kan fördubbla dess effektivitet, enligt ett nystartat företag baserat i Los Angeles. Med den globala vattenanvändningen ökande och färskvatten i begränsad tillgång har företaget, NanoH2O , säger att dess nya tillvägagångssätt skulle kunna göra sådan reningsteknik till en hållbar lösning på ett växande problem.
Under press: Membranet som utvecklats av NanoH2O tillåter mer vatten att filtrera igenom under samma mängd tryck. Det minskar energibehovet med runt 20 procent, säger vd Jeff Green.
Omvänd osmos – matning av vatten genom ett semipermeabelt membran för att filtrera bort föroreningar – anses allmänt vara det mest effektiva sättet att avsalta vatten. Men det är mycket energikrävande, och därför dyrt, eftersom vatten måste tvingas genom membranet under tryck. Ett viktigt sätt att minska kostnaderna är att öka vattengenomströmningen för samma tryck. Men i många år har förbättringar av membranteknologin i bästa fall varit inkrementella, säger Jeff Green , NanoH2O grundare och VD.
NanoH2O har funnit att tillsats av porösa nanopartiklar till membran dramatiskt kan öka effektiviteten med vilken vatten kan filtreras. Under liknande tryck går dubbelt så mycket vatten igenom, säger Green. I en avsaltningsanläggning skulle denna ökade permeabilitet minska energibehovet med 20 procent, eller öka vattenproduktiviteten med 70 procent för samma kostnad, tillägger han.
Konceptet är bra, säger Benito Mariñas , en miljöingenjör vid University of Illinois i Urbana-Champaign. Membranbaserad avsaltning övervägs vanligtvis endast när sötvattentillgångarna inte klarar efterfrågan. Men med ökande efterfrågan och bara 1 procent av det globala sötvattnet tillgängligt för mänskligt bruk, säger Mariñas att sådan teknik kommer att bli viktigare. Just nu använder vi inte membran för avsaltning av havsvatten så mycket som vi kunde, säger han, till stor del på grund av mängden energi som krävs.
Materialet som används för omvänd osmos är vanligtvis ett organiskt tunnfilmsmembran, vanligtvis ett polymidmaterial perforerat med små hål. Dessa hål är tillräckligt små för att låta vatten passera igenom, men de blockerar salt och andra föroreningar. NanoH2O:s tillvägagångssätt, baserat på forskning utförd av Erik Hoek , en miljöingenjör vid University of California, Los Angeles, ska bädda in burliknande nanopartiklar gjorda av aluminiumsilikatmineraler, kallade zeoliter, i membranet. Dessa partiklar har en diameter på högst 200 nanometer - ungefär motsvarande tjockleken på membranet.
Att bädda in nanopartiklarna förändrar membranets egenskaper, vilket gör det hydrofilt, eller vattenattraherande, så att vatten passerar igenom lättare. Avgörande är dock att membranet behåller sin förmåga att filtrera bort föroreningar, säger Green.
NanoH2O har varit i en forskningsfas sedan företaget grundades 2005. Men tidigare denna månad säkrade det 15 miljoner dollar i finansiering för att kommersialisera sin teknologi. Enligt Green kommer företaget nu att skala upp produktionen med målet att släppa ut sin teknologi på marknaden till 2010.
Mariñas säger att det har funnits ett stort intresse för att använda oorganiska hydrofila material för omvänd osmos, men ingen annan design har kommersialiserats. En anledning till detta, säger han, är att de flesta hydrofila material tenderar att vara dåliga på att filtrera bort föroreningar. Det faktum att det här företaget producerar en hybrid som inte är gjord enbart av hydrofilt material är väldigt intressant, säger han.
En annan viktig fördel, säger Green, är att nanopartiklarna som utvecklats av NanoH2O har en tredimensionell porös struktur. Detta innebär att till skillnad från vissa andra porösa hydrofila material som undersöks, finns det ingen anledning att oroa sig för hur de är orienterade i membranet för att passera vatten.
NanoH2O:s inbyggda tillvägagångssätt är också kompatibel med befintliga tillverkningsprocesser, säger Green och lägger bara till 5 procent till produktionskostnaderna.