Dall'acqua di mare, all'acqua potabile, attraverso nano filtri

In questo mese Physics World, Jason Reese, professore di Termodinamica e Meccanica dei Fluidi presso l'Università di Strathclyde, descrive il ruolo che nanotubi di carbonio (CarbonNanoTube) potrebbero svolgere per la dissalazione di acqua, il quale fornisce una possibile soluzione al problema dell'acqua potabile nel mondo.

La popolazione mondiale chiederà il triplo dell'acqua attualmente distribuita, nel 2030.

Con più di un miliardo di persone che già sperimentando la carenza di acqua potabile e con un potenziale aumento di 3-4 °C di temperatura e successivi ridistribuzioni delle precipitazioni, metteranno ancora più a rischio la situazione.
CNT, essenzialmente fogli dello spessore di un atomo di carbonio laminati in cilindri ,sono stati studiati da Reese e il suo gruppo di ricerca, utilizzando simulazioni al computer, al fine di affrontare questa sfida e trasformare l'acqua di mare in abbondante acqua pura e potabile.

La loro tecnica è basata sul processo di osmosi: il movimento naturale di acqua da una regione con bassa concentrazione di soluti, attraverso una membrana permeabile, ad una regione ad alta concentrazione. Ma così come con la maggior parte degli impianti esistenti di dissalazione di acqua, la tecnica di Reese utilizza effettivamente il processo opposto di "osmosi inversa" in cui l'acqua si muove nella direzione opposta, lasciando l'acqua salata pulita.
Si può immaginare una grande cisterna d'acqua, separata in due sezioni da una membrana permeabile, con una metà contenente acqua dolce e l'altra metà contiene acqua di mare. Il movimento naturale di acqua si muoverebbe dal lato dell'acqua dolceal lato acqua di mare per cercare di diluire l'acqua di mare e neutralizzare le concentrazioni.
Ma nell'osmosi inversa una grande quantità di pressione è applicata sul lato "acqua di mare" della vasca, che inverte il processo, facendo muovere l'acqua salata nel lato d'acqua dolce, lasciando così il sale alle spalle.
Anche se questo processo può rimuovere il sale necessario e il contenuto di minerali dall'acqua, è incredibilmente inefficiente e costoso, in quanto produrre le alte pressioni non è assolutamente economico.
Reese ha tuttavia dimostrato che i nanotubi di carbonio possono realisticamente aspettarsi di avere permeabilità nell'acqua 20 volte superiori a quella delle moderne membrane commerciali di osmosi inversa, riducendo notevolmente il costo e l'energia necessaria per la dissalazione. Inoltre, i CNT sono molto efficienti a respingere gli ioni di sale, tanto più che le sostanze chimiche specifiche possono essere collegato tra loro per creare una specifica funzione di "gatekeeper".
Come Reese scrive: "Il Santo Graal della dissalazione a osmosi inversa è combinare alti tassi d'acqua a trasporto efficiente con il rifiuto di sale. Anche se molte questioni rimangono ancora aperte, il potenziale delle membrane di nanotubi di trasformare i processi di dissalazione e di purificazione dell'acqua è chiara , ed è un uso molto reale e socialmente progressista della nanotecnologia ".