Il grafene può rendere potabile l’acqua marina

Il grafene può salvare il nostro pianeta filtrando l’acqua di mare rendendola potabile alleviando il problema di una insufficiente quantità di acqua dolce. Poiché le risorse di acqua potabile del mondo diminuiscono sempre più a causa degli sprechi e con l’aumento della popolazione, gli scienziati cercano di trovare nuovi modi per ricostituire l’acqua dolce necessaria per il pianeta.

Acqua potabile dal mare

Uno dei metodi che potrebbe risolvere il sempre più grave problema è il grafene. La fonte più abbondante di acqua è negli oceani. La superficie della terra è per il 71% coperta di acqua, con il 96,5% nei nostri oceani. Tuttavia, l’acqua dell’oceano è caricata di sale rendendola inadatta per la maggior parte di piante, animali e persone, solo il 3,5% di acqua presente sul pianeta è dolce, potabile, e può essere utilizzata. Per molti anni, le persone hanno riflettuto e cercato di trovare modi per rimuovere il contenuto di sale da questa enorme fonte d’acqua e trasformarla in un liquido potabile. Nel 2004, gli scienziati presso l’Università di Manchester hanno ideato un foglio ultrasottile di atomi di carbonio organizzati in un reticolo esagonale. Il Dr. Rahul Nair ha guidato il team di ricerca. Il grafene è il primo materiale 2-D, 1 milione di volte più sottile di un capello umano, anche se è molto flessibile, è 200 volte più forte dell’acciaio. Anche se il grafene è spesso solo un atomo, ha la capacità di assorbire il 2,3% di luce in modo che possa essere visto ad occhio nudo.

Questa non è la prima volta che il grafene è stato utilizzato per filtrare l’acqua, ma i ricercatori hanno incontrato dei problemi. I pori della membrana di grafene si gonfiano quando è sommersa nell’acqua. Così, invece di tenere la piccola particella fuori dell’acqua filtrata, l’ha fatta passare attraverso, bloccando gli ioni o molecole grandi. “In termini di scalabilità e costo del materiale, l’ossido di grafene ha un potenziale vantaggio rispetto al grafene monostrato. Per renderlo più permeabile, è necessario praticare dei piccoli fori nella membrana. Ma se le dimensioni del foro sono più grandi di un nanometro, i sali passano attraverso quel buco. Devi fare una membrana con fori uniformi della grandezza di meno di un nanometro per renderla utile per la desalinizzazione. Si tratta di un lavoro molto impegnativo”. Il Dr. Rahul Nair ha descritto come funziona il processo utilizzando il grafene monostrato come filtro. “Le molecole d’acqua possono passare attraverso la membrana singolarmente, ma il cloruro di sodio non può. Si ha sempre bisogno dell’aiuto di molecole d’acqua. La dimensione del rivestimento di acqua attorno sale è maggiore della dimensione del canale, in modo che non può passare attraverso i pori”.

Ora, grazie a Rahul Nair e il suo team, è stato trovato un modo per controllare l’espansione del grafene in modo che i pori rimangono stretti. Un rivestimento di una resina epossidica sul grafene era sufficiente per impedirne l’espansione in modo che le impurità e il sale non possono passare attraverso i pori. La resina hanno usato è la stessa sostanza che viene spesso aggiunto ai rivestimenti e collanti. Le particelle di sale e altri contaminanti vengono filtrati così completamente ottenendo solo acqua potabile incontaminata. “Quando la dimensione capillare è di circa un nanometro, che è molto vicino alla dimensione della molecola d’acqua, queste molecole formano un bel meccanismo interconnesso come un treno. Ciò rende il movimento dell’acqua più veloce: se si spinge forte da un lato, le molecole si muovono tutte verso l’altra parte a causa dei legami di idrogeno tra di loro. Si può ottenere quella situazione solo se la dimensione del canale è molto piccolo”. Il sistema di filtrazione al grafene del Dr. Rahul Nair potrebbe salvare il mondo, in quanto la fornitura di acqua continua a peggiorare.

Entro il 2025 è previsto che i due terzi della popolazione mondiale soffrirà per la mancanza di acqua potabile. Anche gli Stati Uniti non sono immuni dalla scarsità d’acqua in quanto la nazione soffre di condizioni di siccità. Ma sezioni della California e del deserto del sud-ovest utilizzano più acqua di quello che hanno a disposizione, mentre paesi dell’Africa e dell’Asia soffrono già della mancanza del prezioso ed indispensabile liquido. Oltre al crescente fabbisogno di acqua per l’aumento della popolazione mondiale, c’è da sottolineare l’indiscriminato spreco tipico dei paesi “industrializzati” o del “primo mondo”, mentre le popolazioni meno ambiente (Africa in primis) hanno a disposizione sempre meno acqua. La soluzione del grafene è quasi sembra troppo bella per essere vera, ma se fa quello che si spera faccia, questo potrebbe salvare il pianeta dall’aridità e dalla sete.

Ram Devanathan, del Pacific Northwest National Laboratory di Richland, Washington, ha detto che hanno bisogno di fare in modo che il grafene sia durevole anche dopo una prolungata esposizione all’acqua salata. Naturalmente, la membrana dovrebbe essere pulite e / o sostituita periodicamente, e l’acqua ottenuta dovrebbe essere testata e monitorata per garantire l’assenza di sale o impurità. Un altro ostacolo in questo progetto è trovare un modo economico per produrre membrane di ossido di grafene su larga scala industriale per riuscire a dare al mondo più acqua da bere, specialmente in quelle aree che non hanno acqua potabile a disposizione. Naturalmente c’è da vincere l’opposizione degli ambientalisti che sono apparentemente contro l’idea, perché si tratterà di una grande quantità di energia che produrrebbe gas serra e perché ritengono che questa attività può danneggiare o uccidere molti organismi marini.

Share
Precedente Asteroide 2014JO25 passerà vicino alla Terra il 19 aprile Successivo Champions League: la Juventus abbatte il Barcellona