EL GRAFENO COMO PURIFICADOS DE AGUA

EL GRAFENO COMO PURIFICADOR DE AGUA

Los científicos de materiales del MIT han mostrado que el grafeno nanoporoso puede filtrar en forma efectiva la sal del agua “en varios órdenes de magnitud más altas” que las tecnologías de ósmosis inversa de última generación, según informó el MIT News.
A pesar de que la investigación está por el momento circunscripta a simulaciones de computadora losinvestigadores dicen que su trabajo demuestra que la mayor permeabilidad del grafeno podría derivar en nuevas tecnologías de desalinización energéticamente más eficientes y de menores dimensiones. En la actualidad están trabajando en la creación de materiales prototipo.
El grafeno es una forma de carbono constituida por hojas del grosor de un átomo. Cuando las moléculas de agua y los iones de sodioy cloro presentes en el agua se encuentran con una hoja de grafeno que ha sido perforada con orificios de un tamaño específico, el agua está en condiciones de pasar, en cambio el sodio y el cloro, no.
David Cohen-Tanugi, un estudiante graduado de la universidad, y Jeffrey Grossman, un profesor asociado del MIT en ingeniería eléctrica, trataron de controlar las propiedades del grafeno a nivelatómico. “Agregaron otros elementos al material, provocando que los bordes de estas aberturas minúsculas interactúen químicamente con moléculas de agua– ya sea repeliéndolas o atrayéndolas”, informa MIT News. Esto se logró mediante el blindaje de cada átomo de carbono en el borde del poro con átomos de hidrógeno o grupos hidroxilo.
Cohen Tanugi dice que su sistema podría funcionar “cientos de vecesmás rápido que las técnicas actuales, con la misma presión” u operar a tasas similares a los sistemas convencionales, pero con menor presión.
La osmosis inversa, que se utiliza normalmente en la tecnología de desalinización, utiliza membranas de filtración y requiere una extrema alta presión y por lo tanto, más energía para pasar el agua a través de esas membranas. Los investigadores dicen que elsistema basado en el grafeno podría operar utilizando mucha menor presión, lo que significaría que el costo del agua desalinizada sería menor.
Grossman dijo:
Este trabajo muestra que algunos de los inconvenientes de las técnicas de desalinización actuales podrían evitarse mediante la invención de materiales de membrana más eficientes y específicos. En particular, la nanoestructuración de lasmembranas podría permitir, para el caudal de agua real (con el rechazo completo de sal) por medio de la exclusión por tamaño, una mucha mayor permeabilidad en comparación con la ósmosis inversa.
Los investigadores utilizaron simulaciones moleculares dinámicas para estudiar la permeabilidad del agua en el grafeno nanoporoso. Indagaron con diámetros de poro en el rango de 1,5 a 62 Å2. Los poros puedencrearse en el grafeno mediante métodos tales como la perforación con un haz de iones de helio y grabado químico. En su simulación, utilizaron agua salada con una salinidad de 72 g/L. Los valores normales para la salinidad del agua de mar es de aproximadamente 35 g/L.
Por los poros más grandes pasaron algunos iones de sal a través del filtro de grafeno. Los investigadores fueron capaces dedeterminar el rango de los diámetros de poro lo suficientemente grandes para que pasen las moléculas de agua a través de la barrera y bloqueen a los iones de sal. El uso de grafeno hidroxilado aumentó la permeabilidad del filtro de agua.
El costo de estos sistemas futuros dependerá completamente de las mejoras que se implementen en los métodos de fabricación del grafeno. Los investigadores dicen que laforma de grafeno necesaria para la desalinización no requiere ser tan pura como la utilizada en electrónica u óptica, lo que significa que su fabricación podría ser menos costosa.
Joshua Schrier, profesor asistente de química en el Haverford College cuyo trabajo está centrado en nanocristales y nanoestructuras dijo que la investigación del MIT podría llevar a una nueva forma de tecnología de...