Vad krävs för att kommersialisera bättre avsaltningsteknik?

Världshälsoorganisationen uppskattar det 750 miljoner människor saknar tillgång till säkra vattenkällor, medan många fler har otillräckliga förråd på grund av torka som den i Kalifornien. Att skapa färskvatten genom avsaltning av havet eller saltvatten på land är fortfarande dyrt, främst på grund av energin som krävs för att trycka vatten genom membran som filtrerar bort saltet (se Hur kan avsaltning bli billigare? och Avsaltning ur desperation ). Under de senaste månaderna har forskare publicerat forskning som främjar vår förståelse av utsikterna för bättre membran gjorda av det superstarka och lätta materialet grafen.

En återgivning av strukturen av grafen.

Enkristaller

I numret av den 23 mars Naturens nanoteknik , beskrev forskare vid Oak Ridge National Laboratory hur de tillverkade ett grafenmembran för avsaltning från skiktning av kolatomer i en bikakestruktur. Dessa atomer bildar en hexagonformad kristall som mäter cirka 0,1 millimeter i bredd och längd, med hål mindre än en nanometer utformade för att släppa igenom vatten och blockera salt. Ett avsaltningsmembran tillverkat av denna grafenkristall skulle helst behöva mätas i meter för att fungera i en kommersiell anläggning, säger Oak Ridge-forskaren Ivan Vlassiouk. Han säger att teamet har skalat det här membranmaterialet upp till flera millimeter hittills.

Täta läckor

MIT-forskare har visat att det är möjligt att använda ark av grafen som ett avsaltningsmembran genom att fästa det på en stödstruktur av polykarbonat. Däremot tenderar det att bildas defekter i grafenet, vilket kan försvaga membranet och eventuellt släppa igenom salt eller andra föroreningar. I en 27 april Nanobokstäver papper MIT-forskarna och författarna från Oak Ridge och Saudiarabiens King Fahd University of Petroleum and Minerals verkar ha hittat ett sätt att fixa detta. Teamet fyllde i de större defekterna med nylon och avsatt hafniummetall följt av ett lager av oxid till mindre defektområden.

Datordesign

Grafens styrka, tunnhet och kemiska egenskaper kan göra det till det ultimata membranmaterialet för avsaltning, skrev MIT-forskarna David Cohen-Tanugi och Jeffrey Grossman i en artikel som granskade några av de framsteg som forskare har gjort. De beskriver hur datorsimuleringar har hjälpt forskare att förstå de kemiska egenskaperna hos nanoporerna som petats in i materialet; hur vatten rinner genom dessa öppningar; och hur väl membranen kan behålla sin styrka över tid. Tidningen presenterades i numret av den 15 juni Avsaltning.

Takeaway:

Oak Ridge's Vlassiouk säger att det kan ta minst ett decennium att kommersialisera grafenavsaltning. Medan grafen teoretiskt sett skulle kunna ge membran som bearbetar vatten snabbare med mindre energi, är kostnadsbesparingarna som skulle vara förknippade med att använda dem fortfarande oklara.

Har du en stor fråga? Skicka förslag till [email protected] .

Dölj