اختراعی که هزاران برابر سریعتر آب اقیانوس ها را شیرین می نماید - تور ایتالیا ارزان

به گزارش خبرنگاران، کمبود آب یک مشکل رو به رشد در سراسر دنیا است. تنها در آفریقا، تخمین زده می گردد که تا سال 2025 حدود 230 میلیون نفر با کمبود آب روبرو خواهند شد. با این همه، ما در سیاره ای زندگی می کنیم که بیش از 70 درصد آن را آب فرا گرفته است، اما همه ما می دانیم که درصد اندکی از آن قابل شرب است. به همین علت ایده تصفیه آب شور و نمک زدایی آن مدتهاست که در نقاط مختلف دنیا شکل گرفته و مورد استفاده قرار می گیرد، ولی این فناوری ها اغلب گران قیمت و پرهزینه هستند. به همین علت بازیابی آب قابل شرب از آب شور، هنوز آنقدر قابل توجه نیست که بحران کمبود آب را مرتفع کند.

علاوه بر هزینه های مربوط به تکنولوژی و انرژی، یک دستگاه آب شیرین کن تقریباً تنها نیمی از آبی را که دریافت می نماید به آب آشامیدنی تبدیل می نماید؛ بنابراین می توان از همین خلاصه به سادگی فهمید که تصفیه آب شور با فناوری های فعلی چقدر می تواند کارآیی داشته باشد. بر همین اساس محققان در ابتکاری تازه تصمیم گرفتند با استفاده از نانوساختار های مبتنی بر فلوئور، اقدام به تصفیه آب شور نمایند که نتیجه کار نیز موفقیت آمیز بود. دانشمندان می گویند، این نانوکانال های فلوردار نسبت به فناوری های نمک زدایی معمولی مؤثرتر هستند، زیرا سریع تر عمل می نمایند، فشار کمتری متحمل می شوند، فیلتر مؤثرتری دارند و انرژی کمتری مصرف می نمایند.

اگر تا به حال از یک ماهیتابه با روکش تفلون نچسب استفاده نموده باشید، احتمالاً دیده اید که چگونه مواد خیس بدون زحمت روی سطح آن می لغزند. فلوئور که یک ماده سبک وزن و ذاتاً آب گریز است، جزء مهم تفلون است. تفلون بعلاوه می تواند برای افزایش جریان آب لوله ها با پوشاندن سطح داخلی آن ها استفاده گردد. یوشیمیتسو ایتوه از گروه شیمی و بیوتکنولوژی دانشگاه توکیو و بعلاوه همکارانش، مجذوب این رفتار تفلون شدند. بنابراین، آن ها با الهام از این رفتار تصمیم گرفتند تا آنالیز نمایند که چگونه خطوط لوله یا کانال های فلوئور ممکن است در مقیاسی متفاوت مانند نانو، کار نمایند.

ایتوه می گوید: ما کنجکاو بودیم که ببینیم یک نانو کانال فلوئورو چقدر ممکن است در فیلتر کردن ترکیبات مختلف، به ویژه آب و نمک موثر باشد. ما پس از اجرای بعضی شبیه سازی های کامپیوتری پیچیده، به این نتیجه رسیدیم که این ایده ارزش صرف زمان و کوشش برای ایجاد یک نمونه کار را دارد. در حال حاضر دو راه اصلی برای نمک زدایی آب وجود دارد: حرارتی، استفاده از گرما برای تبخیر آب دریا به طوری که به صورت آب خالص متراکم گردد، یا با اسمز معکوس، که از فشار استفاده می نماید تا آب را وارد غشایی کند که نمک را مسدود می نماید. هر دو روش به انرژی زیادی احتیاج دارند، اما آزمایش های ما نشان می دهد که نانوکانال های فلوردار به انرژی کمی احتیاج دارند و مزایای دیگری نیز در اختیار ما قرار می دهند.

محققان غشا های فیلتراسیون آزمایشی را با فراوری شیمیایی حلقه های فلوئور نانوسکوپی که در یک لایه چربی غیرقابل نفوذ روی هم قرار می گرفتند، شبیه به مولکول های آلی موجود در دیواره های سلولی، ایجاد کردند. آن ها نمونه های آزمایشی متعددی را با میزان های نانومتری 1 تا 2 نانومتر فراوری کردند. برای مقایسه، عرض یک موی انسان تقریباً 100000 نانومتر است. ایتوه و همکارانش وجود یون های کلر، یکی از اجزای اصلی نمک (دیگری سدیم) را در دو طرف غشای آزمایش ارزیابی کردند تا اثربخشی غشا های آن ها را مشخص نمایند.

ایتوه می گوید: تماشا نتایج بسیار هیجان انگیز بود. کانال های کوچک آزمایش ما مولکول های نمک ورودی را کاملاً مسدود می کردند، و کانال های بزرگ تر نیز همچنان نسبت به سایر تکنیک های نمک زدایی پیشرفته امروزی، بهتر عمل کردند. شگفتی واقعی برای من این بود که این فرایند با سرعتی زیاد رخ داد. نمونه ما چندین هزار برابر سریع تر از دستگاه های معمولی صنعتی و حدود 2400 برابر سریع تر از دستگاه های آزمایشی نمک زدایی مبتنی بر نانولوله های کربنی عمل کرد. بعلاوه با توجه به طول عمر غشا ها و هزینه های عملیاتی پایین آنها، هزینه کلی انرژی بسیار کمتر از روش های فعلی خواهد بود. ما بعلاوه در حال آنالیز این هستیم که آیا می توان غشا های مشابهی برای کاهش دی اکسید کربن یا سایر آلودگی های نامطلوب منتشر شده به وسیله صنعت، ساخت یا خیر.

منبع: scitechdaily

ترجمه: مصطفی جرفی -خبرنگاران