Grafeno-Base que convierte agua de mar en agua potable.

Los investigadores han conseguido un punto de inflexión en la búsqueda de la desalación eficiente con el anuncio de la invención de una membrana de óxido de grafeno que los tamices sal a la derecha de agua de mar.

En esta etapa, la técnica es aún limitado al laboratorio, pero es una demostración de la forma en que podrían un día rápida y fácilmente convertir uno de nuestros recursos más abundantes, el agua de mar, en uno de nuestros más escasos - agua potable.

El equipo, dirigido por Rahul Nair de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, se ha demostrado que el tamiz puede filtrar eficientemente sales, y ahora el siguiente paso es probar esto en contra de las membranas de desalinización existentes.

"La realización de membranas escalables con tamaño de poro uniforme a escala atómica es un importante paso adelante y abrirá nuevas posibilidades para mejorar la eficiencia de la tecnología de desalinización", dice Nair .

"Este es el primer experimento clara en este régimen. Nosotros también demostramos que hay posibilidades reales para ampliar el enfoque descrito y membranas basados ​​en el grafeno producir en masa con tamaños de los tamices requeridos."

membranas de óxido de grafeno mucho tiempo se han considerado un candidato prometedor para la filtración y la desalinización, pero aunque muchos equipos han desarrollado membranas que podrían tamiz partículas grandes fuera del agua, deshacerse de la sal requiere tamices aún más pequeños que los científicos han luchado para crear.

Un gran problema es que, cuando las membranas de óxido de grafeno se sumergen en agua, se hinchan, permitiendo que las partículas de sal fluyan a través de los poros llena de sangre. 

El equipo de Manchester superó este mediante la construcción de paredes de resina epoxi en ambos lados de la membrana de óxido de grafeno, evitando que la hinchazón en agua.

Esto les permitió controlar con precisión el tamaño de los poros en la membrana, creando agujeros lo suficientemente pequeños para filtrar todas las sales comunes del agua de mar.

La clave para esto es el hecho de que cuando las sales comunes se disuelven en agua, forman una 'cáscara' de moléculas de agua alrededor de sí mismos.

"Las moléculas de agua pueden ir a través de forma individual, pero el cloruro de sodio no pueden. Es siempre necesita la ayuda de las moléculas de agua", Nair dijo Paul Rincon de la BBC .

"El tamaño de la concha de agua alrededor de la sal es mayor que el tamaño del canal, por lo que no puede pasar."

Esto no sólo agua de mar licencia fresca para beber, sino que también hizo que las moléculas de agua fluyen de forma más rápida a través de la barrera de la membrana, lo cual es perfecto para su uso en la desalinización.

"Cuando el tamaño capilar es de alrededor de un nanómetro, que está muy cerca de del tamaño de la molécula de agua, estas moléculas forman una disposición interconectada agradable como un tren," Nair explicó a Rincon.

"Eso hace que el movimiento del agua más rápido: si se presiona más difícil, por un lado, las moléculas se mueven todos en el otro lado, debido a los enlaces de hidrógeno entre ellas sólo se puede obtener esa situación si el tamaño del canal es muy pequeño.".

Existen ya varias de las principales  plantas de desalinización  en todo el mundo a través de las membranas basadas en polímeros para filtrar la sal, pero el proceso es todavía en gran medida ineficaz y costoso, por lo que encontrar una manera de hacer que sea más rápido, más barato y más fácil es un objetivo enorme para los investigadores.

Gracias al cambio climático, el agua de mar es algo que vamos a tener un montón de en el futuro - las capas de hielo de la costa de Groenlandia, que ya han pasado el punto de no retorno se prevé un aumento del nivel del mar en alrededor de 3,8 cm (1,5 pulgadas) para el año 2100, y si todo el hielo de Groenlandia se derrite, las generaciones futuras tendrán que hacer frente los océanos de hasta 7,3 metros (24 pies) de alto.

Pero, al mismo tiempo, el agua potable es todavía muy difícil de encontrar en muchas partes del mundo - la ONU predice que para el 2025, el 14 por ciento de la población del mundo se encontrará con la escasez de agua. Y muchos de esos países no será capaz de pagar las plantas de desalinización a gran escala. 

Los investigadores esperan ahora que el tamiz basados ​​en el grafeno podría ser tan eficaz como las grandes plantas en la pequeña escala, por lo que es más fácil de desplegar.

óxido de grafeno es también mucho más fácil y más barato de fabricar en el laboratorio de solo-capas de grafeno, lo que significa que la tecnología será asequible y fácil de producir.

"La separación selectiva de moléculas de agua a partir de iones por la restricción física de separación entre capas se abre la puerta a la síntesis de membranas de bajo costo para la desalinización," Ram Devanathan del Laboratorio Nacional Pacific Northwest, quien no estuvo involucrado en la investigación, escribió en un adjunto naturaleza Noticias y Vistas artículo .

"El objetivo final es crear un dispositivo de filtración que producir agua potable a partir de agua de mar o aguas residuales con entrada de energía mínima."

Añadió que el próximo paso será probar la forma duradera las membranas son cuando se utiliza durante largos períodos de tiempo, y con qué frecuencia deben ser reemplazados.

La investigación se ha publicado en  la revista Nature Nanotechnology .