De beschikbaarheid van drinkwater neemt af in vele delen van de wereld, naarmate de bevolkingsgroei stijgt zal dit probleem enkel maar expanderen. Een veelbelovende bron van drinkbaar water is ’s werelds vrijwel onbeperkte aanvoer van zeewater, maar tot nu toe is waterontzouting te duur en te energieverslindend voor grootschalig gebruik.
MIT onderzoekers kwamen met een totaal nieuwe aanpak voor de boeg. Daarbij namen ze gebruik van een vel grafeen, en maakten er kleine minuscule gaatjes in die dienst doen als poriën, zo klein dat enkel water zich door het membraan kan bewegen.
Een veel voorkomende methode van ontzouting is omgekeerde osmose en maakt gebruik van membranen om het zout te filteren uit het water. Deze systemen vereisen extreem hoge druk, en eisen veel energie om het water door de dikke membranen te stuwen. Membranen die overigens ongeveer duizend keer dikker zijn dan membranen uit grafeen. Het nieuwe grafeen systeem werkt bij veel lagere druk, vereist veel minder energie en is goedkoper, aldus Jeffrey Grossman en student David Cohen-Tanugi evenals hoofdauteur van het artikel dat verscheen in Nature.
De sleutel tot het nieuwe proces is de nauwkeurige controle over de grootte van de gaten in het vel grafeen.
“Er is een ‘sweet spot’, maar het is erg klein,” zegt Grossman. Als de poriën te groot zijn, dan kan er zout passeren, is het te klein dan worden de watermoleculen geblokkeerd. De ideale grootte is ongeveer een nanometer, of een miljardste van een meter. Als de gaten slechts een beetje kleiner zijn, neem nu 0,7 nanometer, dan stroomt het water er niet langer door.
Voorlopig beperkten de onderzoekers zich tot computersimulaties om zo de optimale eigenschappen voor het proces te bepalen.
“We beginnen deze zomer aan prototypes te werken”, vervolgde Grossman.
Grafeen is het sterkste materiaal ter wereld, waardoor de membranen duurzamer zijn dan degenen die nu worden gebruikt voor omgekeerde osmose.
Bovendien hoeft het grafeen niet van dezelfde kwaliteit te zijn als hetgeen vereist wordt voor elektronische of optische toepassingen, zegt hij: “Een paar afwijkingen doen er niet toe, zolang de poriën niet openen, zodat zout kan passeren.”
Bron: MIT
Image: David Cohen-Tanugi