Nieuw apparaat kan zout water 1000 keer sneller filteren dan bestaande methoden: onderzoek

In wat een grote stap zou kunnen betekenen in de richting van het oplossen van het probleem van zoetwaterschaarste, hebben wetenschappers een apparaat ontwikkeld dat zout water duizend keer sneller filtert dan conventioneel gebruikte apparaten. Op industriële schaal wordt zeewater via het ontziltingsproces geschikt gemaakt om te drinken. Het omvat het verwijderen van zout om zoet water te produceren dat verder in planten wordt verwerkt en wordt gebruikt voor drinkwater of irrigatie. In een recent onderzoek hebben wetenschappers een nieuwe methode bedacht om zout water op een snellere en effectievere manier te zuiveren.

Wetenschappers hebben in een recente studie gepubliceerd in Wetenschaphebben een nieuwe methode bedacht om zout water sneller en effectiever te zuiveren. Ze maakten op ingenieuze wijze gebruik van op fluor gebaseerde nanostructuren en scheidden met succes het zout van water.

Universitair hoofddocent Yoshimitsu Itoh van de afdeling Scheikunde en Biotechnologie van de Universiteit van Tokio en zijn collega's begonnen met het onderzoeken van het potentieel van fluorpijpleidingen of -kanalen op nanoschaal.

“We waren benieuwd hoe effectief een fluorhoudend nanokanaal zou kunnen zijn bij het selectief filteren van verschillende verbindingen, in het bijzonder water en zout. En nadat we een aantal complexe computersimulaties hadden uitgevoerd, besloten we dat het de tijd en moeite waard was om een ​​werkend voorbeeld te maken.” zei Itoh.

De onderzoekers hebben nanoscopische fluorringen chemisch vervaardigd, gestapeld en geïmplanteerd in een anderszins ondoordringbare lipidelaag, en testfiltratiemembranen gemaakt. Deze structuur was vergelijkbaar met de organische moleculen die in celwanden worden aangetroffen.

Er zijn meerdere testmonsters ontwikkeld met nanoringen met een grootte variërend van 1 tot 2 nanometer. Itoh onderzocht vervolgens de aanwezigheid van chloorionen aan weerszijden van het membraan, wat naast natrium een ​​belangrijk bestanddeel van zout is.

Volgens Itoh ontdekten ze dat het kleinere testmonster werkte omdat het met succes binnenkomende zoutmoleculen afsloeg. “Het was spannend om de resultaten uit de eerste hand te zien”, aldus Itoh. Hij merkte ook op dat de grotere ook beter presteerden dan andere ontziltingsmethoden, waaronder koolstofnanobuisfilters.

De op fluor gebaseerde filters zuiveren niet alleen het water, maar deden hun werk volgens Itoh duizenden keren sneller dan industriële apparaten. Zelfs de op koolstofnanobuizen gebaseerde ontziltingsapparaten waren 2,400 keer langzamer dan de fluorapparaten, voegde hij eraan toe. Bovendien kostte de nieuwe werkwijze minder energie en is deze handig in gebruik.

Itoh benadrukte echter dat het synthetiseren van het materiaal dat in het monster werd gebruikt op zichzelf energie-intensief was. Hij hoopte verder aan dat aspect te kunnen werken in komend onderzoek en de totale kosten van het gebruik van het apparaat te verlagen.