Criada nova membrana para produzir água doce
Os cientistas dos Laboratórios Nacionais Sandia, e os seus colaboradores, desenvolveram uma nova membrana cuja estrutura foi inspirada por uma proteína de algas, para eletrodiálise que poderá ser utilizada para fornecer água doce para a agricultura e produção de energia.
A equipa partilhou a conceção desta membrana num artigo publicado recentemente na revista científica Soft Matter. A eletrodiálise utiliza energia elétrica para remover sais dissolvidos da água. Atualmente é utilizada para capturar sal da água do mar, de forma a produzir sal de mesa e remover sal da água salobra para fazer água doce, mas também poderá ser utilizada para remover sal de águas residuais para fornecer uma nova fonte de água doce.
Os investigadores descobriram que a adição de um aminoácido comum, chamado fenilalanina, a uma membrana de eletrodiálise permitiu-lhe capturar e remover melhor os iões positivos, tais como o sódio.
"A adição de fenilalanina à membrana de eletrodiálise aumentou a seletividade dos iões positivos numa quantidade significativa, para nossa surpresa", disse Susan Rempe, a bioengenheira do projeto.
Garantir um abastecimento adequado de água doce é um problema de segurança nacional, afirmou. A água doce é essencial para tudo, desde beber e cultivar até produzir energia a partir de centrais nucleares, carvão e gás natural.
Água limpa, com menos eletricidade
Atualmente, um método chamado osmose inversa é utilizado comercialmente para remover sal da água do mar ou da água salobra para produzir água doce, mas tem várias limitações. Uma limitação é a necessidade de alta pressão para empurrar água doce para fora de uma solução cada vez mais salgada. Segundo Rempe, a força motriz da alta pressão é dispendiosa e leva a que a membrana fique entupida facilmente por material não dissolvido na água.
Quanto mais concentrada for a solução salgada, maior será o problema. Como resultado, há poucas opções para a limpeza de águas residuais salgadas. De acordo com o exemplo dado por Rempe, a água produzida pela fratura hidráulica para recuperar gás natural, que pode ser dez vezes mais salgada que a água do mar, geralmente é enterrada no subsolo em vez de ser devolvida ao ambiente.
Mimicking mother nature Inspired by an algae protein, Sandia scientists developed a new membrane that removes salt from seawater and wastewater to make fresh water, while using less electricity https://t.co/xXF4RcqKpc pic.twitter.com/TE0rQA7Lnu
— Sandia National Labs (@SandiaLabs) September 27, 2021
A eletrodiálise é um método potencialmente melhor do que a osmose inversa, porque utiliza corrente elétrica para extrair os iões de sal, deixando para trás água doce. Segundo Rempe, isto requer menos energia e torna a membrana menos suscetível de ficar entupida. A eletrodiálise necessita de um par de membranas para produzir água doce: uma que captura iões com carga positiva, como o sódio, e uma que captura iões com carga negativa, como o cloreto.
No futuro, Rempe gostaria também de conceber uma membrana de eletrodiálise que possa separar iões específicos de valor económico, tais como iões de metais de terras raras. Os metais de terras raras são utilizados em conversores catalíticos para automóveis, ímanes potentes, baterias recarregáveis e telemóveis e são na sua maioria extraídos na China.