Ученые открыли более эффективный способ опреснения воды

Удаление соли из морской воды, чтобы сделать ее безопасной для питья, означает преодоление ряда научных проблем. Одной из них является оптимизация используемой для процесса опреснения мембраны, и новые исследования этих мембран обещают сделать всю операцию дешевле и доступнее в будущем.

Ученые придумали способ потенциально сделать мембраны на 30-40 процентов более эффективными с точки зрения энергии, необходимой для фильтрации воды. Ключ к их подходу заключается в плотности мембран на наноразмерном уровне.

В новом исследовании команда подчеркивает, что сохранение постоянной плотности мембран важнее, чем толщина самой мембраны. Это может улучшить метод очистки воды, известный как обратный осмос, при котором минералы улавливаются и удаляются мембраной за счет давления. Вряд ли кто-то возразит, что вода важна для нашего здоровья. Именно по этой причине ученые пытаются найти способ расширить доступность чистой и полезной воды.

«Мембраны обратного осмоса широко используются для очистки воды, но мы все еще многого о них не знаем», — говорит инженер-эколог Маниш Кумар из Техасского университета в Остине.

Чтобы получить более четкое представление об этих мембранах, Кумар и его коллеги использовали метод мультимодальной электронной микроскопии, сочетающий анализ химического состава с 3D-картированием на наномасштабном уровне, чтобы смоделировать, насколько эффективно можно очищать воду.

Исследование было вызвано наблюдением, что более толстые мембраны часто лучше справляются с опреснением, что противоречит интуиции. Моделирование показало, что несоответствия и «мертвые зоны» в мембране играют большую роль, чем толщина.

По мнению исследователей, плотность мембран будет равномерно распределена, и можно будет очистить больше воды с меньшими затратами энергии, что позволит сэкономить деньги как для крупных корпораций, так и для мелких потребителей, а также обеспечить более широкий доступ к технологиям.

Производство пресной воды жизненно важно не только для здоровья населения, но и для использования в сельском хозяйстве и производстве энергии. Ежегодно очищаются миллиарды галлонов воды, поэтому повышение эффективности на 30-40 процентов может иметь огромное значение.

Возможность картировать мембраны с таким маленьким разрешением — в данном случае меньше половины диаметра нити ДНК — означает, что теперь ученые гораздо лучше понимают, как повысить эффективность мембраны при обратном осмосе. Это, в свою очередь, должно послужить источником информации для будущих исследований по дальнейшему повышению эффективности.

Существует множество способов очистки соленой воды для использования в других целях, но мембранный подход уже является одним из самых эффективных. В настоящее время исследователи ищут способы дальнейшего улучшения и настройки для конкретных целей.

Нехватка пресной воды становится важной проблемой во всем мире, а с усилением суровых погодных условий эта проблема станет еще более серьезной. Критически важно иметь доступ к чистой воде, особенно в районах с ограниченными ресурсами. В продолжение, читайте про пользу и вред бутилированной воды в отдельной статье.