Ερευνητές ανακάλυψαν αποτελεσματικό τρόπο φιλτραρίσματος του αλατιού και των ιόντων μετάλλων από το νερό.
Με δύο δισεκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως που δεν έχουν πρόσβαση σε καθαρό και ασφαλές πόσιμο νερό, η κοινή έρευνα του Πανεπιστημίου Monash, του CSIRO και του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Όστιν, που δημοσιεύθηκε σήμερα στο επιστημονικό περιοδικό Sciences Advances, μπορεί να προσφέρει μια καινοτόμο λύση σε αυτό το τεράστιο πρόβλημα.
Αυτή η κοινή προσπάθεια των ερευνητών έδωσε πρόσφατα τη δυνατότητα ανακάλυψης των μεμβρανών MOF που μιμούνται τη λειτουργία φιλτραρίσματος και την «εκλεκτικότητα των ιόντων» σαν τις οργανικές κυτταρικές μεμβράνες.
Με περαιτέρω ανάπτυξη, αυτές οι μεμβράνες έχουν σημαντική δυνατότητα να εκτελέσουν διπλές λειτουργίες απομάκρυνσης των αλάτων από το θαλασσινό νερό και το διαχωρισμό των μεταλλικών ιόντων με πολύ αποδοτικό και οικονομικό τρόπο, προσφέροντας μια επαναστατική νέα τεχνολογική προσέγγιση για την βιομηχανία ύδρευσης και της εξόρυξης.
Επί του παρόντος, οι μεμβράνες αντίστροφης όσμωσης ευθύνονται για περισσότερο από το ήμισυ της παγκόσμιας ικανότητας αφαλάτωσης και το τελικό στάδιο των περισσότερων διεργασιών επεξεργασίας του νερού, ωστόσο αυτές οι μεμβράνες έχουν περιθώρια βελτίωσης κατά 2 έως 3 φορές στον τομέα κατανάλωσης της ενέργειας. Επίσης δεν λειτουργούν με βάση τις αρχές της αφυδάτωσης των ιόντων ή της εκλεκτικής μεταφοράς ιόντων σε βιολογικά κανάλια και συνεπώς έχουν σημαντικούς περιορισμούς.
Στη μεταλλευτική βιομηχανία αναπτύσσονται τέτοιου είδους διαδικασίες με αυτές τις μεμβράνες για τη μείωση της ρύπανσης των υδάτων, καθώς και για την ανάκτηση των πολύτιμων μετάλλων. Για παράδειγμα, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι πλέον η πιο δημοφιλής πηγή ενέργειας για κινητές ηλεκτρονικές συσκευές, ωστόσο, με τα σημερινά ποσοστά κατανάλωσης, υπάρχει αυξανόμενη ζήτηση που πιθανόν να απαιτεί παραγωγή λιθίου από μη παραδοσιακές πηγές, όπως την ανάκτηση από το αλμυρό νερό και την επεξεργασία των αποβλήτων. Εάν καταστεί οικονομικά και τεχνολογικά εφικτό, η άμεση εξαγωγή και καθαρισμός του λιθίου από ένα τόσο περίπλοκο υγρό σύστημα θα είχε βαθιές θετικές οικονομικές συνέπειες.
Αυτές οι καινοτομίες είναι τώρα δυνατές χάρη σε αυτή τη νέα έρευνα. Ο καθηγητής του πανεπιστημίου Monash, ο Huanting Wang, δήλωσε: “Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τα ευρήματά μας για να αντιμετωπίσουμε τις προκλήσεις της αφαλάτωσης του νερού. Αντί να βασιζόμαστε στις τρέχουσες ενεργειακά δαπανηρές διαδικασίες, αυτή η έρευνα ανοίγει τη δυνατότητα απομάκρυνσης των ιόντων αλατιού από το νερό με πολύ περισσότερο αποδοτικό τρόπο”.
Επιπλέον ο Huanting Wang πρόσθεσε: «Επίσης, αυτό είναι μόνο η αρχή αυτού του δυναμικού φαινομένου.Θα συνεχίσουμε να διερευνάμε πώς μπορεί να εφαρμοστεί περαιτέρω η εκλεκτικότητα των ιόντων λιθίου αυτών των μεμβρανών.Τα ιόντα λιθίου είναι άφθονα στο θαλασσινό νερό, έτσι αυτό έχει συνέπειες για τη βιομηχανία εξόρυξης που χρησιμοποιούν τις αναποτελεσματικές χημικές επεξεργασίες για να εξαγάγουν το λίθιο από τα πετρώματα και τα άλμη.Η παγκόσμια ζήτηση του λιθίου που απαιτείται για τα ηλεκτρονικά και τις μπαταρίες είναι πολύ υψηλή.Αυτές οι μεμβράνες προσφέρουν τη δυνατότητα για έναν πολύ αποτελεσματικό τρόπο εξαγωγής ιόντων λιθίου από το θαλασσινό νερό.
Βασιζόμενη στην αυξανόμενη επιστημονική κατανόηση των MOF, η Dr. Anita Hill της CSIRO δήλωσε ότι η έρευνα προσφέρει μια άλλη πιθανή πραγματική χρήση αυτού του υλικού που είναι επόμενης γενιάς. «Η προοπτική χρήσης των MOF για βιώσιμη διήθηση του νερού είναι απίστευτα συναρπαστική από την άποψη της κοινής ωφέλειας, παρέχοντας έναν καλύτερο τρόπο εξόρυξης των ιόντων λιθίου για την κάλυψη της παγκόσμιας ζήτησης, θα μπορούσε να δημιουργήσει νέες βιομηχανίες στην Αυστραλία»
