Membranen van koolstofnanobuisjes (CNT) hebben een mooie toekomst als het gaat om de groeiende behoefte van de wereld om water uit de zee te zuiveren, zeggen onderzoekers in een studie gepubliceerd in het tijdschrift Desalination.

"Momenteel, ongeveer 400 miljoen mensen gebruiken ontzilt water en er wordt voorspeld dat tegen 2025, 14 procent van de wereldbevolking zal gedwongen worden om zeewater te gebruiken, " zei Md. Eaqub Ali, van het onderzoekscentrum voor nanotechnologie en katalyse van de Universiteit van Malaya in Kuala Lumpur, Maleisië. Hij zegt dat geconstrueerde CNT-membranen het potentieel hebben om de huidige en toekomstige uitdagingen op het gebied van waterzuivering aan te gaan.

Voor pogingen om de staat van koolstof nanobuismembraantechnologie te herzien en het veld vooruit te helpen, Ali en zijn collega's zijn geselecteerd voor een Elsevier Atlas-prijs.

Ontziltingsinstallaties leveren al een groot deel van het water dat door mensen in veel delen van de wereld wordt gebruikt, vooral in Israël, Saoedi-Arabië, en Australië. Door klimaatverandering neemt de vraag naar ontzilt water alleen maar toe, aangezien grotere verdamping en stijgende zeeën de zoetwatervoorziening voor een groeiende wereldbevolking verder beperken. Maar de huidige methoden om water te ontzilten brengen zeer hoge kosten met zich mee in termen van energie, wat betekent meer broeikasgassen en meer opwarming van de aarde.

Bestaande ontziltingsinstallaties vertrouwen op omgekeerde osmose, vacuum destillatie, of een combinatie van beide. Maar die methoden zijn energie-intensief en kostbaar.

Koolstofnanobuisjes zijn kleine zeshoekige buisjes, gemaakt door vellen grafeen te rollen, zei Rasel Das, eerste auteur van het artikel. Ze vereisen weinig energie en kunnen worden ontworpen om specifiek niet alleen zout, maar ook veelvoorkomende verontreinigende stoffen.

"De holle poriën van de CNT's zijn extreem, extreem klein, "Zei Ali. "Echter, vanwege hun verbazingwekkende chemische en fysische eigenschappen, ze laten wrijvingsloos water door de poriën, maar verwerp de meeste zouten, ionen, en verontreinigende stoffen, ons gezuiverd water gevend, waarschijnlijk in zijn beste vorm."

Die wrijvingsloze eigenschap geeft CNT's ook het potentieel om water te zuiveren met zo weinig energie. En koolstofnanobuismembranen hebben andere voordelen, Das heeft toegevoegd, inclusief zelfreinigende eigenschappen.

"Wat CNT's speciaal maakt, is dat ze cytotoxische eigenschappen hebben, " zei hij. Dat betekent dat de membranen van nature microben doden die anders hun oppervlakken zouden kunnen vervuilen. Als gevolg hiervan, koolstof nanobuismembranen hebben het potentieel om langer mee te gaan en kunnen herbruikbaar zijn.

Er zijn nog hindernissen te overwinnen, co-auteur van de krant Sharifah Bee Abd Hamid zei. CNT-membranen zijn nu duur om te produceren, vooral voor grootschalige toepassingen. Er is ook onderzoek nodig om de membranen te produceren met poriën met een meer uniforme verdeling en grootte.

"De meeste vooruitgang in ontziltingsonderzoek is gericht op het aantonen van [het vermogen van CNT-membranen] op kleine schaal, " ze zei.

Voor operaties op grotere schaal, er is werk nodig om CNT-membranen te produceren op dunne films of vezeldoekcomposieten. Het gebruiksklaar maken van de membranen vereist inspanning op het gebied van materiaalontwerp, operationele eisen, en meer.

Als op een dag, deze membranen kunnen worden gebruikt in waterfilterende kruiken of flessen, "om zout water direct te behandelen op het punt van gebruik, "Hamid zegt, "het is voor velen een droom die uitkomt."

De hoofdredacteur van Ontzilting , Nidal Hilal, zei over het onderzoek, "De beschikbare watervoorraden nemen af ​​door de toegenomen bevolkingsgroei, weinig neerslag, concurrerende eisen van de industrie en strengere gezondheidsvoorschriften voor landbouw en stedelijke ontwikkeling. We moeten alternatieve waterbronnen zoeken, zoals zeewater, regenwater, afvalwater, en industrieel afvalwater. Membraanfiltratie wordt beschouwd als een van de meest veelbelovende en meest gebruikte processen voor waterbehandeling en ontzilting... Koolstofnanobuizen (CNT) hebben een groot potentieel getoond in water, afvalwaterbehandeling en ontzilting omdat ze veel aantrekkelijke fysisch-chemische eigenschappen hebben met het vermogen om te worden gefunctionaliseerd om hun affiniteit en selectiviteit te verbeteren."