Mokslininkai kuria nanoporas, kuriomis iš jūros vandens nebrangiai filtruojama druska

Tyrėjai sukūrė medžiagą, per kurios itin mažas skylutes, „nanoporas“ gerai prateka vanduo, tačiau druskos ir kiti teršalai sulaikomi. Jų naudojama medžiaga – nanometro storio molibdeno disulfido (MoS₂) sluoksnis su šiomis nanoporomis – yra efektyviausia iš daugelio, inžinierių modeliuotų plono sluoksnio membranų, filtruojanti iki 70% daugiau vandens, nei grafenas.

„Nors planetoje vandens netrūksta, tik nedidelę jo dalį galima gerti” sakė Narayana Aluru, mechanikos ir inžinerijos profesorius iš Illinoiso universiteto ir šio tyrimo vadovas. „Jei rastume pigų ir efektyvų jūros vandens gėlinimo būdą, tai būtų didelis žingsnis vandens krizės sprendimo link.“

Molibdeno disulfidas su nanoporomis ir galėtų būti toks sprendimas. Nors sūraus vandens gėlinimas jokiu būdu nėra naujas išradimas, tačiau tokios medžiagos teikiamas efektyvumo padidėjimas – tiek filtravimui naudojamos energijos, tiek pačios gėlinimo sistemos kaštų prasme, – kalbant apie didelius jūros vandens kiekius, sudaro didžiulį skirtumą.

„Efektyvių gėlinimo medžiagų paieškos labai svarbi ir manau, šis darbas padeda pagrindus naujos kartos medžiagoms,” sakė Aluru. „Šios medžiagos efektyvios tiek energijos suvartojimo, tiek ir užsikimšimo prasme, o šios problemos ilgai persekiojo gėlinimo technologijas.”

Įprastas gėlimas paremtas atgaliniu osmosu, kai jūros vanduo sunkiasi per ploną plastiko membraną, bet šis procesas turi daug trūkumų. Nors pažiūrėjus plika akimi, membranos atrodo plonos, iš mikroskopo perspektyvos tai veikiau yra vamzdeliai ar tuneliai, o ne nanometro storo lakštai, o tai reiškia, kad norint juos naudoti, reikia didesnio slėgio (tad ir energijos). Be to, jie labiau linkę užsikišti, dėl to auga naudojimo kaštai.

Tuo tarpu dėl ypatingo molibdeno disulfido membranos plonumo, vanduo per ją sunkiasi daug lengviau, taip aukščiau išvardinti trūkumai šiuo atveju mažesni arba jų visai nėra. Bet sistemos genialumas – ne vien jos inžinerija.

„MoS₂ natūraliai pranašesnis, kadangi centre esantis molibdenas traukia vandenį, kai tuo tarpu siera stumia, tad per pòrą vanduo prateka daug sparčiau,” paaiškino Mohammad Heiranian, pirmasis tyrimo autorius. „Tai yra natūrali MoS₂ chemijos ir pòros geometrijos savybė, tad mums nebereikia pòros funkcionalizuoti, kas yra itin sudėtinga grafeno atveju.”

Tad, štai – pimasis pasaulyje ištroškęs vandens filtras. Mums tai patinka! Kitas tyrėjų žingsnis – paieška gamybos partnerių, kurie galėtų jų sumodeliuotą gėlinimo techniką įgyvendinti. Pirmiausia vyks bandymai, bet jie tikri, kad jų atradimai – publikuoti Nature Communications – galės būti pritaikyti pramonini mastu visų naudai.

„Dabar gyvenu Kalifornijoje, ir čia daug kalbama apie sausrą ir kaip su tuo susitvarkyti,“ sakė Amir Barati Farimani, Stanfordo universiteto daktaras, dirbęs Illinoiso universitete, būdamas studentu. „Labai viliuosi, kad šis darbas padės gėlinimo įmonių kūrėjams.“

Peter Dockrill
www.sciencealert.com

Pasidalinkite su draugais

Šaltiniai:

Scientists develop ‘nanopores’ that inexpensively filter the salt out of seawater

Aut. teisės: Input.lt

Komentarai (0)