Nanotechnologiniai filtrai padės gėlinti vandenį

Visuotinės žmonijos populiacijos projektai rodo, jog pasaulinis gėlo vandens poreikis dar iki 2030 metų padidės trečdaliu.

Turint omenyje, kad daugiau nei milijardas žmonių jau dabar susiduria su gėlo vandens trūkumu, o prognozės nuolat primena apie potencialų 3 – 4 laipsnių klimato atšilimą ir dėl to neišvengiamą kritulių persiskirstymą, situacija gali tapti dar blogesnė.

Dž. Rysas kartu su kolegomis tyrinėja anglies nanovamzdelius – vieno atomo storio anglies lakštus, suriestus į cilindrus – tam naudodami kompiuterinius modelius. Vienas iš tyrėjų tikslų – palengvinti gausaus jūros vandens išteklių pavertimą švariu, gerti tinkamu vandeniu.

Mokslininkų metodas iš esmės yra pagrįstas vadinamuoju osmoso procesu – natūraliu vandens judėjimu per pralaidžią membraną iš srities, kurioje tirpalo koncentracija yra maža, į sritį, kurioje ši koncentracija didesnė. Visgi Dž. Ryso metodas, kaip ir daugeliu vandens gėlinimo atvejų, remiasi priešingu procesu, vadinamu atvirkštiniu osmosu, kai vanduo juda priešinga kryptimi.

Galima įsivaizduoti didelę vandens talpyklą, pralaidžios membranos atskirtą į dvi sritis: vienoje iš jų supiltas gėlas vanduo, o kitoje jūros vanduo. Natūraliai vanduo stengtis tekėti iš gėlosios pusės į sūriąją – taip bandydamas jūros vandenį atskiesti ir sulyginti druskos koncentraciją.

Tačiau atvirkštinio osmoso atveju jūros vandens talpykla yra paveikiama dideliu slėgiu, todėl procesas tampa priešingas: vanduo ima tekėti į gėląją pusę, palikdamas druską.

Nors toks procesas gali pašalinti nereikalingas druskas ir mineralus iš vandens, jis yra neįtikėtinai neefektyvus, be to, užtikrinti didelį slėgį yra brangu.

Dž. Rysas kartu su kolegomis parodė, jog anglies nanovamzdeliai realiai gali net 20 kartų padidinti dabar naudojamų modernių atvirkštinio osmoso membranų pralaidumą, o tai ženkliai sumažintų išlaidas ir energijos kiekį, reikalingą gėlinimo procesui. Svarbu ir tai, kad anglies nanovamzdeliai labai veiksmingai atstumia druskos jonus, o tai įgalina prijungti tam tikrus specifinius cheminius darinius, kurie atliktų norimas „vartininko“ funkcijas.

„Atvirkštinio osmoso gėlinimo šventasis gralis yra didelė vandens pernašos sparta, susieta su efektyviu druskos jonų atmetimu, – apibendrina profesorius. – Nors dar lieka daugybė neatsakytų klausimų, abejonių nekelia nuostabus anglies nanovamzdelių potencialas gryninti ir gėlinti vandenį. Tai tikras ir socialiai pažangus nanotechnologijų panaudojimo pavyzdys“.