Een verwijderbare coating die kan worden gebruikt om ontziltingsmembranen te reinigen, is ontwikkeld door KAUST-onderzoekers. De niet-toxische coating zou een veiliger en efficiënter alternatief kunnen bieden voor schadelijke chemicaliën die worden gebruikt om omgekeerde-osmosesystemen te reinigen voor ontzilting van zeewater.

Het ontziltingsproces met omgekeerde osmose gebruikt druk om zeewater door een semipermeabel membraan te filteren om vers drinkwater te produceren. Hoewel de techniek energiezuiniger is dan andere ontziltingsmethoden, de werking ervan kan worden belemmerd door de groei van bacteriën en andere micro-organismen op het membraanoppervlak.

"Deze biofilm creëert een laag die water niet zo gemakkelijk doorlaat, " zegt Maria Fernanda Nava-Ocampo, een doctoraat student onder begeleiding van Johannes Vrouwenvelder. "Een van de grootste problemen van alle huidige methoden om biofouling te bestrijden, is dat ze de biofilm niet volledig uit het membraansysteem verwijderen, met permanente vervuiling tot gevolg. Dit veroorzaakt een verhoogd energieverbruik en het afvoeren van controlechemicaliën in de zee."

Terwijl andere coatings vaak gemaakt zijn van schadelijke chemicaliën, de nieuwe polyelektrolytcoating vermijdt de noodzaak voor toxische linkers om zich aan het membraan te hechten. Het kan ook veilig uit het systeem worden gespoeld met pekel en verhoogde stroom, waardoor het membraanoppervlak vrij is van biofilm.

"Het voordeel van onze coating is dat deze zich aan het oppervlak hecht door elektrostatische interacties, dus we hoeven geen chemicaliën te gebruiken, " zegt Nava-Ocampo. "We hoeven het membraan ook niet voor te behandelen om het te coaten. Het membraan blijft in het systeem en we laten de coating gewoon door dezelfde stroom lopen die voor ontzilting wordt gebruikt."

Het team testte de coating die ze creëerden met behulp van een membraanvervuilingssimulator, een klein apparaat dat de omstandigheden in ontziltingsinstallaties met omgekeerde osmose nabootst. Ze lieten de coating vijf keer door het systeem circuleren om lagen op het oppervlak van het membraan aan te brengen en voegden biologisch afbreekbare voedingsstoffen toe om de groei van biofilm te stimuleren.

Na acht dagen, de onderzoekers spoelden het systeem 24 uur lang door met een sterke stroom zoutoplossing om de coating te verwijderen. Het team vergeleek de prestaties van het gecoate membraan met een niet-gecoate controle.

Met behulp van transmissie-elektronenmicroscopie, vonden de onderzoekers dat de coating stabiel bleef in zout water, waardoor het geschikt is voor ontzilting van zeewater. Door de sterkte van de waterstroom en het waterzoutgehalte te vergroten, het team was in staat om de coating en de aangehechte biofilm met succes van het membraan te verwijderen.

Na dit reinigingsproces de vloeistofstroom door het gecoate membraan was twee keer hoger dan de niet-gecoate controle.

"Hieruit bleek dat onze techniek een beter reinigingspotentieel heeft, ", zegt Nava-Ocampo. "De volgende stap is om het op grotere schaal efficiënter en duurzamer te maken."