Desalinación con nanotecnología
Un método barato para beber el agua del océano
Según un artículo publicado el 12 de junio de 2006 en Technology Review, un sistema de desalinización del agua que utiliza membranas de nanotubos de carbono podría reducir de forma significativa el coste de purificación del agua del océano. Esta tecnología podría ser una posible solución a la falta de agua, tanto en áreas con pocas fuentes de agua dulce en los EEUU, como en el resto del planeta, donde la falta de agua potable es una de las principales causas de enfermedad.
Las nuevas membranas, desarrolladas por investigadores del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), podrían reducir el coste de desalinización en un 75%, en comparación con los métodos de osmosis inversa utilizados hoy en día. Estas membranas, que clasifican las moléculas por tamaño con fuerzas electrostáticas, podrían servir también para separar varios gases, pudiendo dar lugar a formas económicas de capturar el dióxido de carbono emitido por las centrales eléctricas y evitar, así, su entrada en la atmósfera.
Los nanotubos de carbono utilizados por los investigadores son láminas de átomos de carbono enrolladas de forma tan ceñida que sólo caben siete moléculas de agua a través de su diámetro. Su pequeño tamaño hace que sean buenos para separar moléculas y, a pesar de sus diminutas dimensiones, estos nanoporos permiten que el agua fluya a la misma velocidad que por poros mucho más grandes, reduciendo la cantidad de presión necesaria para que el agua pase a través de ellos y ahorrando, posiblemente, energía y costes en comparación con la osmosis inversa con membranas convencionales.
Según las ecuaciones clásicas, las tasas de flujo a través de un poro se reducirían a medida que disminuye el diámetro, sin embargo, el equipo del LLNL ha medido velocidades del flujo del agua hasta 10.000 veces superiores a las pronosticadas por dichas ecuaciones. “Contradice totalmente a la intuición”, afirma el ingeniero químico del LLNL Jason Holt, cuyos descubrimientos se publicaron en el ejemplar del 19 de mayo de Science. “A medida que se disminuye el tamaño del poro se produce un enorme incremento en la tasa de flujo”.
Los sorprendentes resultados se podrían deber al suave interior de los nanotubos o a la física a esta diminuta escala. En cualquier caso, son necesarias más investigaciones para entender los mecanismos implicados.
Para hacer las membranas, los investigadores partieron de láminas de silicio recubiertas con un catalizador de nanopartículas metálicas que hace que los nanotubos crezcan verticalmente muy juntos y en línea. Una vez que han crecido, los espacios que quedan entre los nanotubos se rellenan con nitruro de silicio, un material cerámico que proporciona estabilidad y ayuda a que la membrana se adhiera a la lámina de silicio subyacente. El conjunto de nanotubos actúa como una red de poros, permitiendo que pasen el agua y ciertos gases, mientras retiene las moléculas de mayor tamaño y los conjuntos de moléculas.
Holt calcula que estas membranas podrían llegar al mercado en los próximos cinco o diez años. Y añade que el reto está en producir cantidades de estos materiales de membrana que se puedan utilizar para la desalinización, la separación de gases, etc.
Finalmente, estas membranas se podrían adaptar a una gran variedad de aplicaciones, desde farmacéuticas a alimentarias, donde se podrían utilizar, por ejemplo, para separar los azúcares, afirma Olgica Bakajin, coautora y física del LLNL.
Fuente: Technology Review
Según un artículo publicado el 12 de junio de 2006 en Technology Review, un sistema de desalinización del agua que utiliza membranas de nanotubos de carbono podría reducir de forma significativa el coste de purificación del agua del océano. Esta tecnología podría ser una posible solución a la falta de agua, tanto en áreas con pocas fuentes de agua dulce en los EEUU, como en el resto del planeta, donde la falta de agua potable es una de las principales causas de enfermedad.
Las nuevas membranas, desarrolladas por investigadores del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), podrían reducir el coste de desalinización en un 75%, en comparación con los métodos de osmosis inversa utilizados hoy en día. Estas membranas, que clasifican las moléculas por tamaño con fuerzas electrostáticas, podrían servir también para separar varios gases, pudiendo dar lugar a formas económicas de capturar el dióxido de carbono emitido por las centrales eléctricas y evitar, así, su entrada en la atmósfera.
Los nanotubos de carbono utilizados por los investigadores son láminas de átomos de carbono enrolladas de forma tan ceñida que sólo caben siete moléculas de agua a través de su diámetro. Su pequeño tamaño hace que sean buenos para separar moléculas y, a pesar de sus diminutas dimensiones, estos nanoporos permiten que el agua fluya a la misma velocidad que por poros mucho más grandes, reduciendo la cantidad de presión necesaria para que el agua pase a través de ellos y ahorrando, posiblemente, energía y costes en comparación con la osmosis inversa con membranas convencionales.
Según las ecuaciones clásicas, las tasas de flujo a través de un poro se reducirían a medida que disminuye el diámetro, sin embargo, el equipo del LLNL ha medido velocidades del flujo del agua hasta 10.000 veces superiores a las pronosticadas por dichas ecuaciones. “Contradice totalmente a la intuición”, afirma el ingeniero químico del LLNL Jason Holt, cuyos descubrimientos se publicaron en el ejemplar del 19 de mayo de Science. “A medida que se disminuye el tamaño del poro se produce un enorme incremento en la tasa de flujo”.
Los sorprendentes resultados se podrían deber al suave interior de los nanotubos o a la física a esta diminuta escala. En cualquier caso, son necesarias más investigaciones para entender los mecanismos implicados.
Para hacer las membranas, los investigadores partieron de láminas de silicio recubiertas con un catalizador de nanopartículas metálicas que hace que los nanotubos crezcan verticalmente muy juntos y en línea. Una vez que han crecido, los espacios que quedan entre los nanotubos se rellenan con nitruro de silicio, un material cerámico que proporciona estabilidad y ayuda a que la membrana se adhiera a la lámina de silicio subyacente. El conjunto de nanotubos actúa como una red de poros, permitiendo que pasen el agua y ciertos gases, mientras retiene las moléculas de mayor tamaño y los conjuntos de moléculas.
Holt calcula que estas membranas podrían llegar al mercado en los próximos cinco o diez años. Y añade que el reto está en producir cantidades de estos materiales de membrana que se puedan utilizar para la desalinización, la separación de gases, etc.
Finalmente, estas membranas se podrían adaptar a una gran variedad de aplicaciones, desde farmacéuticas a alimentarias, donde se podrían utilizar, por ejemplo, para separar los azúcares, afirma Olgica Bakajin, coautora y física del LLNL.
Fuente: Technology Review
