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¿Qué se necesita para comercializar mejores tecnologías de desalinización?
La Organización Mundial de la Salud estima que 750 millones las personas carecen de acceso a fuentes de agua potable, mientras que muchas más tienen suministros insuficientes debido a sequías como la de California. Generar agua dulce a través de la desalinización del océano o agua salada en tierra sigue siendo costoso, principalmente debido a la energía requerida para empujar el agua a través de membranas que filtran la sal (ver ¿Cómo puede abaratarse la desalinización? y Desalinización por desesperación). En los últimos meses, los científicos han publicado investigaciones que mejoran nuestra comprensión de las perspectivas de mejores membranas hechas de grafeno, un material superresistente y ligero.
Una representación de la estructura del grafeno.
Cristales individuales
En la edición del 23 de marzo de Naturaleza Nanotecnología , los investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge describieron cómo fabricaron una membrana de grafeno para la desalinización a partir de capas de átomos de carbono en una estructura de panal. Estos átomos forman un cristal en forma de hexágono que mide alrededor de 0,1 milímetros de ancho y largo, con agujeros más pequeños que un nanómetro diseñados para dejar pasar el agua y bloquear la sal. Idealmente, una membrana de desalinización hecha de este cristal de grafeno tendría que medirse en metros para funcionar en una planta comercial, dice el investigador de Oak Ridge, Ivan Vlassiouk. Él dice que el equipo ha escalado este material de membrana hasta varios milímetros hasta ahora.
Sellado de fugas
Investigadores del MIT han demostrado que es posible utilizar láminas de grafeno como membrana de desalinización uniéndolas a una estructura de soporte de policarbonato. Sin embargo, tienden a formarse defectos en el grafeno, lo que puede debilitar la membrana y posiblemente dejar pasar la sal u otros contaminantes. En un 27 de abril Nano letras papel , los investigadores del MIT y los autores de Oak Ridge y la Universidad King Fahd de Petróleo y Minerales de Arabia Saudita parecen haber encontrado una manera de solucionar esto. El equipo rellenó los defectos más grandes con nailon y depositó hafnio metálico seguido de una capa de óxido en áreas de defectos más pequeños.
Diseño de computadora
La fuerza, la delgadez y las propiedades químicas del grafeno podrían convertirlo en el material de membrana definitivo para la desalinización, escribieron los investigadores del MIT David Cohen-Tanugi y Jeffrey Grossman en un artículo que revisa algunos de los avances que han logrado los investigadores. Describen cómo las simulaciones por computadora han ayudado a los investigadores a comprender las propiedades químicas de los nanoporos introducidos en el material; cómo fluye el agua a través de estas aberturas; y qué tan bien las membranas pueden retener su fuerza con el tiempo. El artículo apareció en la edición del 15 de junio de Desalinización.
La comida para llevar:
Vlassiouk de Oak Ridge dice que podría llevar al menos una década comercializar la desalinización de grafeno. Si bien el grafeno teóricamente podría crear membranas que procesen el agua más rápidamente con menos energía, los ahorros de costos asociados con su uso siguen sin estar claros.
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