تیمی از محققان NYU ابوظبی (NYUAD) نوع جدیدی از غشای هیبریدی خود تمیز شونده را ایجاد کرده اند که راه حلی را ارائه می دهد که بر چالش های مهمی غلبه می کند که تاکنون فناوری های نمک زدایی محدودی داشته است.
کارآمدترین فناوری‌های نمک‌زدایی بر پایه نمک‌زدایی غشایی است. با این حال، غشاهای مورد استفاده برای نمک زدایی مستعد رسوب، تجمع رسوب هستند که منجر به کاهش عملکرد غشا، طول عمر کوتاه تر و نیاز به تمیز کردن شیمیایی می شود که پیامدهای زیست محیطی ناشناخته ای دارد.
محققان آزمایشگاه مواد هوشمند NYUAD و مرکز مواد مهندسی هوشمند، به سرپرستی پروفسور پانچه نائوموف و دانشمند پژوهشی اعجاز احمد، به همراه همکارانشان از موسسه فناوری غشاء در ایتالیا، با استفاده از مواد پاسخ‌دهنده به محرک‌ها، یک غشای ترکیبی منحصر به فرد ایجاد کردند. کریستال های آلی گرما، تعبیه شده در پلیمرها. کریستال های حرارتی دسته جدیدی از مواد پویا هستند که قادر به انبساط یا حرکت ناگهانی در هنگام گرم شدن یا سرد شدن هستند.
با ترکیب این میکروکریستال ها با غشاهای متخلخل سنتی، محققان یک غشای "هوشمند" ساختند که قادر به تغییر شکل با خود تعدیل اندازه منافذ و ویژگی های سطح آن در پاسخ به تغییرات دما بود. کریستال های سطح غشا به افزایش کوتاه مدت دما پاسخ می دهند که غشا را فعال می کند تا به طور موثر آلودگی های رسوب شده را از سطح آن حذف کند.
محققان دریافتند که این فرآیند "دریچه ای" جریان آب شیرین شده را بیش از 43 درصد از طریق تقطیر اسمزی افزایش داد و به طور قابل توجهی طول عمر عملیات غشا را افزایش داد.
این یافته‌ها در مقاله‌ای با عنوان «غشاهای هیبریدی هوشمند پویا با قابلیت خود تمیز کردن» ارائه شده‌اند که در مجله Nature Communications منتشر شده است.
توانایی غشاهای هیبریدی برای خود تمیز کردن و به حداقل رساندن رسوب می‌تواند فناوری‌های نمک‌زدایی را کارآمدتر کرده و در دسترس بودن آب شیرین را افزایش دهد. بیش از یک سوم جمعیت جهان در حال حاضر از کمبود آب آشامیدنی رنج می‌برند، این رقم تا سال 2025 به 50 درصد خواهد رسید.
نائوموف گفت: «نیاز فوری به غشاهای کارآمد انرژی با قابلیت نمک‌زدایی آب و سایر فناوری‌های جداسازی وجود دارد که مشکلات آلودگی را بدون استفاده از مواد شیمیایی خشن به‌عنوان پاک‌کننده از بین ببرند».
غشای هیبریدی که ما توسعه داده‌ایم ثبات مطلوبی را در عملکرد پس از چندین دوره رسوب‌زدایی نشان می‌دهد. با بیش از بیست نوع کریستال آلی پویا برای استفاده با ترکیبات غشایی مختلف، رویکرد جدید ما نشان‌دهنده گام مهمی به سوی توسعه نسل جدید است. غشاهای "هوشمند" که قادر به تمیز کردن خود به روشی صرفه جویی در انرژی و محیط زیست هستند، که به طور موثر مقرون به صرفه بودن فرآیند کلی تولید آب آشامیدنی را بهبود می بخشد."