Wasserknappheit ist ein wachsendes Problem. Bis 2025 werden 230 Millionen Menschen unter Wasserknappheit leiden und bis zu 460 Millionen Afrikaner werden von Wasserknappheit betroffen sein.
Wie Sie wissen, bedeckt Wasser 70 % der Erde. Das Süße ist jedoch Mangelware. Dafür ist manchmal ein Entsalzungsprozess erforderlich, um das Salzwasser aufzubereiten. Etwa die Hälfte des der Entsalzungsanlage zugeführten Wassers wird in Trinkwasser umgewandelt.
La Entsalzung Es ist eine bekannte Technik zur Herstellung von Trinkwasser, aber traditionelle Verfahren sind ineffizient und energieaufwändig.
Wie löse ich das Problem?
Wenn Sie jemals eine teflonbeschichtete Pfanne mit Antihaftbeschichtung verwendet haben, haben Sie wahrscheinlich gesehen, dass feuchte Speisen leicht abrutschen. Teflon ist eine stark hydrophobe und wasserabweisende fluorhaltige Verbindung: Es kann auch zur Beschichtung von Rohren verwendet werden, um einen leichteren Wasserfluss zu ermöglichen.
Yoshimitsu Ito von der Fakultät für Chemie und Biotechnologie der Universität Tokio und seine Kollegen waren von diesem Verhalten fasziniert. Infolgedessen begannen sie, das Verhalten in fluorbeschichteten Kanälen auf verschiedenen (und nanoskaligen) Skalen zu untersuchen.
„Wir wollten wissen, ob fluorierte Nanokanäle in der Lage sind, bestimmte Chemikalien, insbesondere Wasser und Salze, selektiv zu filtern. Nach einigen fortgeschrittenen Computersimulationen entschieden wir, dass es sich lohnt, ein funktionierendes Muster zu erstellen “, sagt Ito.
Eine revolutionäre Membran
Heute gibt es im Wesentlichen zwei Möglichkeiten, Wasser zu entsalzen. Eine besteht darin, das Salzwasser durch Wärme zu verdampfen und als reines Wasser zu kondensieren. Die andere besteht darin, das Salzwasser mit Druck in eine salzblockierende Membran zu drücken. Beide Methoden benötigen, wie erwähnt, viel Energie.
In der Studie von Ito und Kollegen (dass ich dich hier verlinke) deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Fluor-Nanoröhren sehr wenig Energie benötigen und andere Vorteile haben.
Die Forscher stellten Testfiltermembranen her, indem sie nanoskopische Fluorringe unterschiedlicher Größe chemisch herstellten. Sie gingen so weit, Ringe mit einer Größe von 1-2 Nanometern (die Breite eines menschlichen Haares beträgt 100.000 Nanometer) zu testen und ihre Wirksamkeit zu bewerten.
Super schnell gereinigtes Salzwasser
„Es war spannend, die Ergebnisse zu sehen. Unsere Testkanäle sind eine enorme Verbesserung gegenüber herkömmlichen Filtern. Und sie sind tausendmal (bis zu 2400-mal) schneller als typische Industriegeräte.“
Auf der wirtschaftlichen Ebene sind wir jedoch noch nicht am Ziel.
Die nächsten Schritte? Diese nanoskalige Produktion auf größere Dimensionen übertragen zu können. In ein paar Jahren, sagt Ito, könnten wir Filtermembranen mit einem Durchmesser von etwa 1 Meter haben.
Und das nicht nur für Salzwasser: Eine solche Methode könnte auch dazu dienen, die Emissionen von Kohlendioxid und anderen Industrieabfällen zu filtern (und zu reduzieren).
