Aktuelle Entsalzungsprozesse sind teuer, energieintensiv und beinhalten großflächige Anlagen. Nun aber, Forscher der Northeastern University haben entdeckte eine Methode das könnte den Prozess der Beseitigung von Salz aus Meerwasser einfacher, schneller und billiger machen. Die neue Methode wird helfen die Besorgnis über lebensfähige Wasserressourcen zu lindern da die Weltbevölkerung weiter wächst.

Meni Wanunu, Associate Professor für Physik bei Northeastern, und Postdoktorandin Robert Henley arbeitete mit Wissenschaftlern aus das Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien auf der Forschung.

Die Studie ist veröffentlicht in Wissenschaft.

Wanunu und Henley bauten ihre Forschungen darüber, was die Wissenschaftler von Lawrence Livermore im vergangenen Jahr entdeckt hatten. Geführt von Aleksandr Noy, die Wissenschaftler gefunden Kohlenstoff-Nanoröhrchen ideal zum Transport von Protonen.

A Kohlenstoff-Nanoröhre ist ein röhrenförmiges Material, aus Kohlenstoff, etwa ein Nanometer im Durchmesser. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter. Der Durchmesser eines menschlichen Haares ist im Vergleich 50,000 mal breiter als eine Kohlenstoff-Nanoröhre.

Normalerweise ist es schwierig, Wasser zu filtern, da Wasserstoff die Wassermoleküle zusammen bindet, so dass es beträchtliche Energie benötigt, um die Moleküle zu trennen. Nanoröhrchen kümmerten sich jedoch um das Problem.

In ihrer Studie nutzten die Forscher Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die waren genau 0.8 Nanometer in der Größe, die perfekt war, da es nur ein Wassermolekül zu einem Zeitpunkt durchlaufen kann, brechen die Wasserstoff-Bindungen in den Prozess und lassen Wasser durch die Rohre schnell passieren.

Wanunu benutzte die Analogie einer Gruppe von Leuten, die durch einen Flur laufen, um seinen Punkt zu veranschaulichen. Es ist schneller, durch die Flur Single-Datei laufen, als Händchen halten mit anderen.

Das andere Element, das die Entsalzung ermöglichte, ist, dass Kohlenstoff-Nanoröhrchen eine negative elektrische Ladung haben, was bewirkt, dass sie etwas mit ähnlichen Ladungen ablehnen. Salz enthält negative Ionen, so dass es daran gehindert wird, in die Röhren einzutreten.

"Die Röhren, wie sie vom Noy-Labor vorbereitet werden, enthalten natürlich negativ geladene Felgen, die als hochwirksame Ionenfilter wirken ", sagte Wanunu. "Das heißt, sie erlauben es kleinen Kationen, durchzugehen, während sie Anionen effizient ablehnen." Kationen sind Ionen mit einer positiven Ladung, und Anionen sind Ionen mit einer negativen Ladung.

Die Studie des Teams zeigt, dass Kohlenstoff-Nanoröhrchen ideal sind, um Salz aus Meerwasser zu entfernen. Die Technologie könnte eine nachhaltige Wirkung auf die Welt haben.

"Ich glaube, dass sauberes Wasser eine der entscheidenden zukünftigen ökologischen Herausforderungen für die Menschheit sein wird, und deshalb brauchen wir neue technologische Lösungen, die neue und interessante Physik ausnutzen, um uns sauberes Wasser besser, schneller und billiger zu machen", sagte Noy.

Das Team wurde vor kurzem mit einem National Science Foundation / Binational Science Foundation Stipendium, die ihnen helfen, ihre Studie und bauen Wasser Filtration Plattformen auf der Grundlage ihrer Methode.

"Was wir taten, war, physikalische Prinzipien zu demonstrieren, die zu sehr effizienten Wasserreinigungsmembranen führen konnten", sagte Noy. "Jetzt ist die Herausforderung, diese Membranen in einer Form zu machen, die für Anwendungen nützlich ist."

Wanunu freut sich über das Potenzial der Methode und ihre Auswirkungen auf die Wassersicherheit. "Ich bin begeistert darüber, wie ein oder ein paar von diesen biomimetischen Porinen so interessante Eigenschaften haben ", sagte er.

Das Kombinieren vieler dieser kleinen Einheiten zu einer funktionalen Membran kann wirklich einen Einfluss auf die Wassersicherheit haben.

Das Team hat auch mit einer führenden Wasseraufbereitungsgesellschaft mit Sitz in Israel zusammengearbeitet. Wanunu würde "sei sehr stolz darauf, ein Teil einer solchen Anstrengung zu sein, vor allem aus Israel, wo Trinkwasser war immer knapp, kostbar und geschätzt. "

Ebenso ist Noy "sehr aufgeregt über die Möglichkeit, mit ihm zusammenzuarbeiten (Wanunu) und Kollegen in Israel zu diesem Thema."