Onderzoeksteams proberen verschillende benaderingen binnen het nanotechnologische veld om watermembraantechnologieën te verbeteren. Een daarvan is het verbeteren van de waterzuivering door gebruik te maken van de eigen watertransporterende kanalen van de natuur, aquaporines. Echter, het construeren van geschikte membranen voor industriële processen is een uitdaging.

Membranen voor waterzuivering worden in veel toepassingen gebruikt en er worden momenteel verschillende soorten membranen ontwikkeld. Geen enkel membraan kan water volledig filteren en zuiveren, maar verbeteringen met behulp van nieuwe soorten membranen zijn gemaakt.

In het door de Europese Commissie gefinancierde project MEMBAQ (Incorporation of Aquaporins in Membranes for Industrial Applications) profiteren onderzoekers van een unieke structuur die de natuur al heeft gecreëerd, wanneer ze een nanotechnologische uitvinding ontwikkelen. Ze zijn geïnspireerd op de watertransporterende kanalen van de celmembranen die bestaan ​​uit eiwitten die aquaporines worden genoemd. Alleen zuivere H2O-moleculen worden doorgelaten. In deze aquaporines zijn verschillende soorten waterfiltratiemembranen verwerkt, in het streven naar een revolutionaire nanobiotechnologische watermembraantechnologie die deeltjes en ziekteverwekkers veel efficiënter uit het water kan verwijderen, in vergelijking met andere membranen op de markt.

De grootste uitdaging op dit moment is om membranen toepasbaar te maken voor industriële processen. Echter, de wetenschappers hebben een lange weg afgelegd door de aquaporines te ondersteunen met een flexibele en weefselachtige hydrogellaag en deze laag vervolgens te stabiliseren met een geperforeerde teflonfilm, in staat om hydrogel- en aquaporinedruppels vast te houden. Het doel van het project is om membranen te ontwikkelen die in staat zijn om bijvoorbeeld, afvalwater recyclen tot drinkwater en water ontzilten. In aanvulling, deze technologie zou klanten kunnen helpen die aan halfgeleiders werken, omdat ze veel ultrazuiver water gebruiken, en kan deze industrie groener maken door de energie die nodig is tijdens het waterzuiveringsproces te verminderen. Als alles volgens plan verloopt, de klanten krijgen een membraan aangeboden dat vijf tot tien keer efficiënter is dan de membranen die momenteel op de markt verkrijgbaar zijn.

Een andere manier om waterzuivering te verbeteren door middel van een nanotechnologische aanpak is ontwikkeld door onderzoekers van Stanford University. Ze hebben een katoenen membraan geëlektrificeerd, gecoat met zilveren nanodraden en nanobuisjes, ziekteverwekkers te doden. Dit elektrische mechanisme wordt gebruikt in plaats van maatuitsluiting. De grotere poriën laten het water door ongeveer 80 stromen, 000 keer sneller dan bacterievangende membranen toestaan ​​en maken het ook mogelijk om verstopping van de membranen te voorkomen. Er zijn meerdere filtertrappen nodig, omdat één geëlektrificeerd membraan slechts 98 procent van de ziekteverwekkers doodt. De onderzoekers hebben aangetoond dat de elektriciteit die nodig is om stroom door het membraan te laten lopen zo laag kan zijn als een vijfde van de energiebehoefte van een filtratiepomp, wanneer een vergelijkbare hoeveelheid water wordt doorgelaten.

De markt voor verschillende membranen die water kunnen zuiveren groeit en klanten hebben misschien binnenkort de mogelijkheid om een ​​membraan te kiezen dat beter bij hun behoeften past.