En este mes Mundo de la física , Jason Reese, Weir Professor de termodinámica y mecánica de fluidos en la Universidad de Strathclyde, describe el papel que los nanotubos de carbono (CNT) podrían desempeñar en la desalinización del agua, proporcionando una posible solución al problema de la creciente población mundial que demanda cada vez más agua potable.
Las proyecciones de población mundial sugieren que la demanda mundial de agua aumentará en un tercio antes de 2030.
Pero con más de mil millones de personas que ya experimentan escasez de agua potable, y con un potencial 3-4 o C aumento de la temperatura y posterior redistribución de los patrones de lluvia, es probable que las cosas empeoren aún más.
Los CNT, esencialmente láminas de carbono de un átomo de espesor enrolladas en cilindros, han sido investigados por Reese y su grupo de investigación. usando simulaciones por computadora, como una nueva forma de abordar este desafío y transformar abundante agua de mar en pura, agua potable.
Su técnica se basa en el proceso de ósmosis:el movimiento natural del agua desde una región con baja concentración de solutos a través de una membrana permeable a una región con alta concentración. Pero al igual que con la mayoría de las plantas desalinizadoras de agua existentes, La técnica de Reese en realidad utiliza el proceso opuesto de "ósmosis inversa" por el cual el agua se mueve en la dirección opuesta, dejando el agua salada limpia.
Uno puede imaginar un gran tanque de agua, separados en dos secciones por una membrana permeable, la mitad contiene agua dulce y la otra mitad agua de mar. El movimiento natural del agua se movería del lado del agua dulce al lado del agua de mar para intentar diluir el agua de mar y neutralizar las concentraciones.
Pero en la ósmosis inversa se aplica una gran cantidad de presión al lado del agua de mar del tanque, que invierte el proceso, haciendo que el agua se mueva hacia el lado del agua dulce y deje atrás la sal.
Aunque este proceso puede eliminar el contenido de sal y minerales necesarios del agua, es increíblemente ineficiente y la producción de altas presiones es costosa.
Reese tiene, sin embargo, demostró que los CNT pueden esperar de manera realista tener una permeabilidad al agua 20 veces mayor que la de las membranas de ósmosis inversa comerciales modernas, reduciendo en gran medida el coste y la energía necesarios para la desalinización. Adicionalmente, Los CNT son muy eficientes para repeler los iones de sal, más aún porque se les pueden unir grupos químicos específicos para crear una función de "guardián" específica.
Como escribe Reese, "El santo grial de la desalinización por ósmosis inversa es combinar altas tasas de transporte de agua con un eficiente rechazo de iones de sal. Si bien quedan muchas preguntas, El apasionante potencial de las membranas de nanotubos para transformar los procesos de desalinización y purificación de agua es evidente, y es un uso muy real y socialmente progresivo de la nanotecnología ".
