Meio Ambiente

Peneira à base de grafeno transforma a água do mar em água potável

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Uma equipe de pesquisadores britânica criou um crivo à base de grafeno capaz de remover o sal da água do mar.

O desenvolvimento procurado poderia ajudar milhões de pessoas sem acesso imediato a água potável.

O crivo de óxido de grafeno promissor poderia ser altamente eficiente na filtração de sais, e agora será testado contra membranas de dessalinização existentes.

Anteriormente, foi difícil fabricar barreiras à base de grafeno a uma escala industrial.

Relatando seus resultados na revista Nature Nanotechnology , cientistas da Universidade de Manchester, liderados pelo Dr. Rahul Nair, mostram como eles resolveram alguns dos desafios usando um derivado químico chamado óxido de grafeno.

Isolado e caracterizado por uma equipe da Universidade de Manchester liderada em 2004, o grafeno compreende uma única camada de átomos de carbono dispostos em uma rede hexagonal. Suas propriedades incomuns, como a extraordinária resistência à tração e a condutividade elétrica, o destinaram como um dos materiais mais promissores para futuras aplicações.

Mas tem sido difícil produzir grandes quantidades de grafeno de camada única utilizando métodos existentes, tais como deposição química de vapor (CVD). As rotas de produção atuais também são bastante caras.

Por outro lado, disse o Dr. Nair, “óxido de grafeno pode ser produzido por oxidação simples no laboratório”.

Ele disse à BBC News: “Como uma tinta ou solução, podemos compor em um substrato ou material poroso.Então, podemos usá-lo como uma membrana.

“Em termos de escalabilidade e custo do material, o óxido de grafeno tem uma vantagem potencial em relação ao grafeno de camada única”.

Do grafeno de camada única, ele acrescentou: “Para torná-lo permeável, você precisa perfurar pequenos buracos na membrana, mas se o tamanho do buraco for maior do que um nanômetro, os sais passam por esse buraco. Um tamanho de buraco de menos de um nanômetro muito uniforme para torná-lo útil para dessalinização.Es um trabalho realmente desafiador. ”

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Membranas de óxido de grafeno já provaram seu valor na peneiração de pequenas nanopartículas, moléculas orgânicas e até mesmo grandes sais. Mas até agora, eles não poderiam ser usados ​​para filtrar os sais comuns, que exigem peneiras ainda menores.

Trabalhos anteriores tinham mostrado que as membranas de óxido de grafeno se tornaram ligeiramente inchadas quando imersas em água, permitindo que sais menores fossem fluir através dos poros juntamente com moléculas de água.

Agora, o Dr. Nair e colegas demonstraram que colocar paredes feitas de resina epóxi (uma substância usada em revestimentos e colas) em ambos os lados da membrana de óxido de grafeno foi suficiente para parar a expansão.

Restringir o inchaço desta forma também permitiu que os cientistas para ajustar as propriedades da membrana, deixando através de sal menos ou mais comum, por exemplo.

Quando os sais comuns são dissolvidos na água, eles sempre formam uma “concha” de moléculas de água em torno das moléculas de sal.

Isso permite que os capilares minúsculos das membranas de óxido de grafeno para bloquear o sal de fluir junto com a água.

“As moléculas de água podem passar individualmente, mas o cloreto de sódio não pode, ele sempre precisa da ajuda das moléculas de água, o tamanho da água em torno do sal é maior do que o tamanho do canal, por isso não pode passar”, disse o Dr. Nair .

Em contraste, as moléculas de água fluem excepcionalmente rápido através da barreira de membrana, o que o torna ideal para uso em dessalinização.

“Quando o tamanho capilar é de cerca de um nanômetro, que é muito próximo do tamanho da molécula de água, essas moléculas formam um bom arranjo interconectado como um trem”, explicou o Dr. Nair.

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“Isso faz com que o movimento da água seja mais rápido: se você empurrar com mais força de um lado, todas as moléculas se movem do outro lado por causa das ligações de hidrogênio entre elas. Você só pode obter essa situação se o tamanho do canal for muito pequeno”.

Em 2025, a ONU espera que 14% da população mundial enfrente escassez de água.Como os efeitos da mudança climática continuam a reduzir o abastecimento de água urbana, os países ricos modernos também estão investindo em tecnologias de dessalinização.

As usinas de dessalinização atuais em todo o mundo usam membranas à base de polímeros.

“Esta é a nossa primeira demonstração de que podemos controlar o espaçamento [dos poros na membrana] e que podemos fazer dessalinização, o que não era possível antes.O próximo passo é comparar isso com o estado-da-arte material disponível No mercado “, disse o Dr. Nair.

Ram Devanathan, do Pacific Northwest National Laboratory, em Richland, EUA, disse que mais trabalho deve ser feito para produzir membranas de óxido de grafeno de forma barata em escala industrial.

Ele acrescentou que os cientistas também precisavam demonstrar a durabilidade das membranas sob contato prolongado com água do mar e garantir que a membrana era resistente a “incrustações” por sais e material biológico (que exige que as barreiras existentes sejam periodicamente limpas ou substituídas).

“A separação seletiva de moléculas de água de íons por restrição física de espaçamento interlayer abre a porta para a síntese de membranas de baixo custo para dessalinização”, escreveu o Dr. Devanathan.

“O objetivo final é criar um dispositivo de filtração que produza água potável de água do mar ou águas residuais com entrada de energia mínima.”

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Meu nome é Vagner Liberato, sou carioca e vivo no Rio de Janeiro. Formei-me em Administração de Empresas e sou um apaixonado por conteúdo sustentável. Desde 2015 faço o Meio Ambiente Rio com maior prazer! Para falar comigo, entre em contato pelo email: contato@meioambienterio.com

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