Nuovi materiali potrebbero perfezionare i sistemi di nanofiltrazione a membrana, rendendoli una soluzione efficace ed economica per purificare l'acqua, anche dal sale.

Un team di ricercatori della Penn State (l'Universita statale della Pennsylvania) sta perfezionando una membrana "intelligente". Il sistema di nanofiltrazione si basa fortemente sul "super materiale" grafene per togliere le impurità.

Un team interdisciplinare di ricercatori ha utilizzato il grafene per risolvere uno dei più grandi problemi del mondo: l'acqua pulita. Il team ha sviluppato un rivestimento a base di grafene per le membrane per la dissalazione che potrebbero portare a soluzioni affidabili di produzione di acqua pulita. La ricerca è pubblicata su Nature Nanotechnology.

La nuova membrana è molto superiore e scalabile rispetto alle tecnologie di membrana di nanofiltrazione attuali. La ricerca potrebbe anche avere applicazioni per la separazione delle proteine, il trattamento delle acque reflue e le applicazioni farmaceutiche e alimentari.

"Il nostro sogno è quello di creare una membrana intelligente che combini elevati flussi, alta efficienza, lunga durata, auto-riparazione ed elimini la contaminazione bio e inorganica per fornire soluzioni di acqua pulita per le molte parti del mondo dove l'acqua pulita è scarsa. Questo lavoro ci sta portando in quella direzione," ha dichiarato Mauricio Terrones, professore di fisica, chimica, scienza e ingegneria dei materiali alla Penn State (Pennsylvania State University, l'Universita statale della Pennsylvania).

Il processo di dissalazione a membrane semipermeabili è uno dei più efficienti oggi utilizzati: applicando una pressione su una membrana è possibile far permeare un fluido più puro attraverso la membrana, respingendo i contaminanti, nel nostro caso i sali, trattenuti nella soluzione concentrata. Il punto debole di questa tecnologia è la membrana, i cui pori di permeabilità devono essere adeguati al risultato dovuto, e che tende a sporcarsi, e a diventare inefficiente tanto maggiore è la quantità di contaminanti da respingere.

La membrana di nuova generazione viene creata usando una miscela di ossido di grafene e grafene liquido spruzzato su una membrana di supporto di polisolfone modificata con alcool polivinilico. La membrana di supporto aumenta la robustezza della membrana ibrida. Il prodotto completato è in grado di resistere ad una forte intensità di portata, pressione e alta concetrazione di cloro. In questi test, la membrana ha potuto filtrare l'85 per cento del sale, il che significa un livello decente per scopi agricoli ma ancora troppo poco per usi potabili. È andata meglio per le sostanze coloranti, respinte per il 96 per cento. Quest'ultima prestazione rende queste membrane adatte alla pulizia di fiumi inquinati da coloranti della produzione tessile. Un evento comune in alcune aree del mondo.

Il Graphene è stato scoperto nel 2004 ed è stato presto utilizzato in una vasta gamma di applicazioni. Oggi è noto come materiale meraviglioso per le comunità ingegneristiche. Possiede un insieme unico di proprietà, tra le quali è la conducibilità elettrica. Si stima che una membrana di grafene al 100% abbia la capacità di respingere il 100% del sale, il che lo renderebbe lo strumento perfetto per la desalinizzazione. Tuttavia, il materiale è attualmente troppo costoso da utilizzare a livello di produzione.

Altre applicazioni per il grafene sono i transistor super veloci che potrebbero aumentare la potenza del computer più di 100 volte, oltre alle batterie da stampare direttamente su tessuto per la cosiddetta micro-tecnologia wearable, ossia indossabile, e i magneti 2d che probabilmente rivoluzioneranno il settore delle micro-batterie.

Secondo il professor Morinobu Endo, uno degli autori della ricerca, "questo è il primo passo verso membrane più efficaci e intelligenti che potrebbero adattarsi all'ambiente di lavoro."