Una nueva membrana hecha de materiales húmedos con agua tiene poros especialmente diseñados para atrapar gas que le permiten separar simultáneamente los gases calientes, salado de fresco, agua pura al tiempo que facilita la transferencia de vapor puro de un lado al otro. Este principio, diseñado por investigadores de KAUST, podría conducir a algo más verde, membranas de desalación más baratas.

En la actualidad, Las membranas de perfluorocarbono súper repelentes al agua se utilizan popularmente para un proceso de desalinización conocido como destilación por membrana (MD). Pero los perfluorocarbonos son caros, no biodegradable y vulnerable a las incrustaciones y daños a temperaturas más altas, explica el becario postdoctoral de KAUST Ratul Das.

Con el objetivo de desarrollar alternativas libres de perfluorocarbonos, Himanshu Mishra y su equipo de investigadores del Centro de Reutilización y Desalación de Agua de KAUST se inspiraron en dos insectos:colémbolos que viven en suelos húmedos y patinadores de mar que viven en océanos abiertos. Ambos tienen microtexturas en forma de hongo que cubren sus cutículas y pelos que pueden atrapar espontáneamente el aire que sustenta la vida si los insectos se sumergen en el agua. "Imitamos esas características en materiales mojados por agua (no resistentes al agua). Las superficies resultantes atrapan aire de manera robusta al sumergirlas en líquidos. La idea de las membranas atrapadoras de gas nació, "dice Mishra.

El equipo de Mishra desarrolló protocolos para crear poros verticales dentro de láminas delgadas. Los diámetros de las entradas y salidas de los poros eran abruptamente más pequeños que los canales de los poros. "Comenzamos jugando con obleas delgadas de silicio para desarrollar poros con estos bordes reentrantes, "dice Mishra." Estos bordes evitan que los líquidos se introduzcan en los poros, ", explica." Pudimos lograr la función de las membranas perfluoradas aprovechando esta textura bioinspirada utilizando materiales humedecidos con agua, que parece desafiar la sabiduría convencional ". Cuando una membrana de silicio con poros cilíndricos simples se sumerge en agua, se llena completamente en 1 segundo. Membranas que atrapan gas de sílice (GEM), por otra parte, Atrapan el aire con fuerza dentro de sus poros cuando se sumergen en agua, y puede permanecer intacto durante más de seis semanas.

Luego, el equipo exploró la aplicación del mismo principio a un material húmedo de fácil fabricación llamado poli (metacrilato de metilo) (PMMA), explica Sankara Arunachalam, un técnico de investigación en el equipo de Mishra. "Los PMMA-GEM separaron de forma robusta las corrientes de calor, alimento salado de agua fría durante más de 90 horas con un rechazo de sal del 100 por ciento, " él dice.

"Hasta donde sabemos, esta es la primera demostración de membranas MD derivadas de materiales intrínsecamente humectantes, ", dice Mishra." Los beneficios son obvios:plásticos comunes humedecidos con agua, como PMMA, son significativamente más baratos que los perfluorados, son respetuosos con el medio ambiente, y puede soportar condiciones operativas más duras. Se necesitan investigaciones interdisciplinarias para evaluar la escalabilidad y confiabilidad de este enfoque ".

Los hallazgos podrían desbloquear el potencial de los materiales húmedos por agua comunes para desalación más barata.