Вуглецеві нанотрубки можуть зробити революцію в справі опріснення води, якої так потребує населення планети.

У ході нового дослідження, проведеного вченими з університету Стратклайда (Шотландія), було проведено комп'ютерне моделювання рідин на молекулярному рівні. Однією з цілей дослідження був пошук оптимального дизайну мембран з вуглецевих нанотрубок (CNT), які можуть використовуватися в процесі опріснення.

Моделювання показує, що вода проникає крізь CNT в 20 або навіть 5000 разів легше, ніж через сучасні комерційні мембрани зворотного осмосу. Потенційно новий матеріал забезпечує максимальний проток води через розділову мембрану і в той же час ефективно затримує іони і інші сторонні частинки, розчинені у морській воді.

Важливість цього відкриття важко переоцінити: попит на питну воду постійно зростає, а її запаси не безмежні. У другій половині цього століття світове населення досягне 9,5 млрд. чоловік і питна вода стане стратегічним ресурсом. Вже сьогодні її брак відчуває більше мільярда людей. При цьому зміна клімату перерозподіляє опади на глобальному рівні, і посушливі регіони Землі з кожним роком отримують все менше і менше прісної води.

Однак світовий океан містить гігантські запаси води, її треба тільки опріснити: позбавити від солей та інших забруднювачів. Більшість заводів з опріснення морської води використовують технологію зворотного осмосу, в якій тиск проштовхує солону воду через мембрану, яка відокремлює чисту воду від солі. На жаль, це дуже дорогий процес (у п'ять разів дорожче, ніж видобування з підземних джерел), оскільки він вимагає великих енерговитрат і громіздкою інфраструктури.

Є надія, що мембрани з вуглецевих нанотрубок можуть вирішити проблему браку прісної води. Вуглецеві нанотрубки, згорнуті з листів графена, з надзвичайно високою ефективністю відштовхують іони, які буквально не можуть "протиснутися" крізь нанотрубки разом з молекулами води. У принципі іони солей можуть проникнути крізь CNT, однак для цього їм потрібно затратити набагато більше енергії, якої в пристрої низького тиску нізвідки взятися.

Процес фільтрації за допомогою графенових трубок споживає небагато енергії, а за допомогою зміни розміру вуглецевих нанотрубок можна змінювати ступінь проникності мембрани для іонів солі.

Для широкого впровадження нової технології фільтрації необхідно навчитися робити досить великі і міцні CNT-мембрани, усунути вплив "відкинутих" іонів солі на потік води і підтвердити безпеку CNT для здоров'я людей.

За матеріалами: CNews

Tweet