Dal mare acqua potabile e litio grazie alle membrane MOF

Gli oceani ricoprono il 71% della superficie terrestre. La loro acqua è un cocktail di preziose materie prime ma, nonostante l’abbondanza, riuscire a recuperare gli elementi utili per l’uomo è un’operazione particolarmente difficile. A renderla più semplice sono oggi alcuni ricercatori provenienti da Australia e Stati Uniti.

Il gruppo di scienziati, al lavoro su una nuova tipologia d’impianti di dissalazione, ha trovato un modo per ottenere dal mare acqua potabile e Litio, attraverso un processo efficiente dal punto di vista energetico, economicamente sostenibile e più conveniente rispetto alle tecnologie attuali. La chiave dell’innovazione è rappresentata dalle membrane MOF, acronimo inglese di Metal-Organic-Framework. Si tratta di materiali composti da ioni metallici tenuti assieme da ponti organici, la cui particolare struttura, sia interna, sia su tutta la superficie, assicura un’ampia geometria interna. Le membrane MOF sono in grado di catturare, immagazzinare e rilasciare composti chimici e in questo caso, il sale nell’acqua di mare; anche se studiate da tempo, questa sorta di spugne cristalline sono state, fino ad oggi, poco utilizzate nel campo della desalinizzazione.
Attualmente, infatti, le membrane a osmosi inversa sono la tecnologia più utilizzata per la filtrazione dell’acqua. Quest’ultime funzionano su un principio semplice: i pori della membrana sono abbastanza grandi da far passare le molecole d’acqua, ma troppo piccoli per la maggior parte dei contaminanti e per il sale.

03Il problema è che per funzionare, questi sistemi richiedono che l’acqua venga pompata a una pressione relativamente alta. In altre parole, hanno bisogno di molta energia per funzionare. Al contrario le membrane MOF possono essere più efficienti e richiedere pertanto meno energia.

I ricercatori della Monash University, del CSIRO e dell’Università del Texas ad Austin hanno messo a punto uno di questi sistemi creando un design ispirato dalla “selettività degli ioni” delle membrane cellulari biologiche. Questa permeabilità selettiva permette alle strutture MOF di far passare tra le sue maglie solo l’acqua, senza bisogno di creare una differenza artificiale di pressione. Con un ulteriore sviluppo, queste membrane potranno svolgere la duplice funzione di rimozione dei sali dall’acqua di mare e separazione degli ioni metallici in modo estremamente efficiente ed economico, offrendo un nuovo approccio
tecnologico all’industria idrica e mineraria.

Il lavoro dei ricercatori della Monash University, del CSIRO e dell’Università del Texas ad Austin continuerà cercando di applicare la selettività agli ioni di litio che sono abbondanti nell’acqua di mare. La tecnica potrebbe anche essere messa al lavoro filtrando le acque reflue da processi industriali come il fracking. L’acqua prodotta dai giacimenti di gas di scisto in Texas è ricca di litio, e tutto ciò potrebbe portare ad un approccio ainnovativo il il concept di materiali di separazione avanzati trasformando il flusso di rifiuti in un’opportunità di recupero delle risorse idriche potabili.

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