Selectief permeabele membranen gemaakt van hernieuwbare plantaardige materialen zouden de milieuprestaties van de chemische industrie aanzienlijk kunnen verbeteren. Een KAUST-team heeft de levensvatbaarheid van cellulosemembranen getest om aan te tonen dat ze afvalwater effectief kunnen reinigen.

Het gebruik van polymeermembranen om mengsels te scheiden is gebruikelijk bij ontzilting, waar zeewater dat door membranen gaat, drinkbaar wordt omdat het membraan het zout blokkeert. Soortgelijke membranen worden door de chemische industrie geadopteerd als een groene methode voor het zuiveren van producten of het opruimen van afval. Echter, de membranen worden meestal gemaakt door polymeren op te lossen in giftige, vluchtige organische oplosmiddelen.

Het vervangen van deze oplosmiddelen is een belangrijk doel van KAUST Professor Suzana Nunes. Een mogelijke vervanging die Nunes en haar team hebben onderzocht, zijn niet-vluchtige oplosmiddelen die ionische vloeistoffen worden genoemd. die aanzienlijk minder milieu-impact kunnen hebben dan organische oplosmiddelen. Ze kunnen ook membraanuitgangsmaterialen oplossen die moeilijk op te lossen zijn in organische oplosmiddelen, zoals cellulose.

"Cellulose is een overvloedig natuurlijk polymeer dat afkomstig kan zijn van planten en bacteriën, " zegt DooLi Kim, een voormalig Ph.D. student van Nunes' team, werkt nu aan een postdoc aan de Universiteit Twente in Nederland. De voordelen van cellulose, inclusief de duurzaamheid en zeer sterke maar chemisch afstembare structuur, maken het een veelbelovend groen membraanmateriaal.

In hun laatste onderzoek, Nunes testte de levensvatbaarheid van cellulosemembranen, gegoten uit ionische vloeistoffen, om oliehoudend afvalwater te reinigen. "Olieachtig afvalwater is een van de grootste bijproducten van chemische, petrochemische en voedingsindustrie, " zegt Sara Livazovic, ook een voormalig Ph.D. student van Nunes' team, die na zijn afstuderen bij Dow Chemical in dienst trad. "In regio's zoals Saoedi-Arabië, waar de olie- en gasindustrie dominant is, maximale olieverwijdering uit olie-in-water emulsies is een aantrekkelijk concept."

De cellulosemembranen van het team waren zeer effectief voor het scheiden van olie-in-watermengsels. "Cellulosemembranen bereid met hydrofiele ionische vloeistof vertoonden bijna 100 procent verwijdering van ruwe olie uit olie-in-water-emulsies, ', zegt Livazovic.

"Het op cellulose gebaseerde membraan had ongelooflijke antibiofoulingprestaties, " voegt Kim eraan toe. Dankzij het hydrofiele oppervlak, minder olieafzettingen aan het membraan, en alles wat zich wel hechtte, werd gemakkelijk uitgewassen.

Een resterende hindernis zijn de hoge kosten van ionische vloeistoffen in vergelijking met organische oplosmiddelen, hoewel het team eerder aantoonde dat ionische vloeistoffen tot 99 procent kunnen worden teruggewonnen via eenvoudige stappen zoals destillatie. "Als teruggewonnen ionische vloeistoffen opnieuw kunnen worden toegepast in het membraanproductieproces, productiekosten zullen worden verlaagd en het proces zou nog milieuvriendelijker zijn, ' zegt Kim.