Выпьем за это
Новое исследование, опубликованное ранее на этой неделе в журнале Nature Nanotechnology, может стать важным шагом на пути к тому, чтобы сделать опресненную воду, из которой удалены соли, чтобы сделать ее безопасной для питья, жизнеспособным вариантом для большей части мира. Исследователи из Манчестерского университета модифицировали мембраны из оксида графена, тип избирательно проницаемой мембраны, которая позволяет некоторым молекулам проходить, удерживая при этом другие, пропуская воду и задерживая ионы соли. По сути, это молекулярное сито.
Найти новые источники пресной воды очень важно, потому что примерно 20 процентов населения мира-1. По данным ООН, 2 миллиарда человек не имеют доступа к чистой питьевой воде. Ожидается, что это число будет расти по мере роста населения и сокращения существующих запасов воды, отчасти из-за изменения климата. Эта реальность заставила некоторых предположить, что следующая «золотая лихорадка» в мире будет связана с водой. Другие придерживаются менее оптимистичного подхода, опасаясь, что войны будущего будут вестись из-за воды. И это беспокойство не лишено оснований: бушующая в настоящее время в Йемене война связана, по крайней мере частично, с водными конфликтами.
Но в то время как пресной воды мало (минимум три процента воды в мире пресная), самой воды нет. Земля состоит более чем на 70 процентов из воды, но 97 процентов непригодны для питья, потому что она либо соленая, либо солоноватая (смесь соленой и пресной воды). Случайный глоток морской воды при плавании в сторону, питье соленой воды опасно для человека - это приводит к обезвоживанию организма и, в конечном итоге, к смерти. Отсюда знаменитая строчка из Стихотворения Древнего Моряка: «вода, вода везде, ни капли напиться.”
Решением может стать опреснение. В конце концов, этот метод уже используется в некоторых частях Ближнего Востока и на Каймановых островах. Однако в настоящее время используются два метода: многоступенчатая мгновенная дистилляция, при которой часть воды мгновенно нагревается до состояния пара посредством серии теплообмена, и обратный осмос, при котором используется насос высокого давления для проталкивания морской воды через мембраны обратного осмоса. для удаления ионов и частиц из питьевой воды-имеют несколько ключевых недостатков.
«Существующие методы опреснения являются энергоемкими и оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду», - написал Рэм Деванатан, исследователь из Управления энергетики и окружающей среды Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, в статье, сопровождавшей исследование. «Кроме того, производство энергии потребляет большое количество воды и создает сточные воды, которые необходимо очищать с дополнительными затратами энергии.”
Мембраны из оксида графена кажутся перспективными в качестве относительно недорогой альтернативы, поскольку их можно дешево производить в лаборатории, и хотя вода легко проходит через них, соли - нет. Однако при крупномасштабном погружении в воду мембраны из оксида графена имеют тенденцию быстро набухать. После набухания мембраны пропускают не только воду, но и ионы натрия и магния, то есть соли, что сводит на нет цель фильтрации.
Автор исследования Рахул Наир и его коллеги обнаружили, что, поместив стены из эпоксидной смолы по обе стороны от оксида графена, они могут остановить расширение. И, ограничивая мембраны смолой, они смогли точно настроить размер своих капилляров, чтобы предотвратить попадание любых заблудших солей на молекулы воды.
Следующим шагом будет тестирование в промышленных масштабах, чтобы увидеть, работает ли метод. Если это сработает, многие люди могут просто пить (стакан воды) за него.