Gli ingegneri hanno sviluppato un nuovo tipo di membrana che separa le sostanze chimiche all’interno delle acque reflue in modo così efficace da poterle riutilizzare, offrendo alle industrie una nuova opportunità per migliorare la sostenibilità, estraendo preziosi sottoprodotti e sostanze chimiche dalle acque reflue.
Creata per l’uso nel trattamento delle acque reflue, la membrana nanoporosa composita a film sottile nota come TFC NPM, presenta una capacità “senza precedenti” di separare i sali e altri componenti chimici dall’acqua e potrebbe portare a un trattamento e una gestione dell’acqua più sostenibili in un intervallo delle industrie.
Un documento di ricerca pubblicato oggi in Natura Acqua descrive in dettaglio le prestazioni della membrana e spiega come le sue proprietà uniche, i cui aspetti sono ispirati alle cozze, potrebbero aprire la strada a una gestione più sostenibile dell’acqua all’interno di industrie come quella farmaceutica, petrolifera e del gas, tessile e alimentare. Il documento è stato scritto da accademici dell’Università di Bath nel Regno Unito insieme a colleghi con sede in Cina, Corea del Sud, Singapore, Australia e Belgio.
Dicono che la membrana potrebbe sostituire gli attuali equivalenti utilizzati nell’elettrodialisi, un processo usato per trattare l’acqua trasportando gli ioni attraverso le membrane da una soluzione all’altra sotto una corrente elettrica. Le membrane esistenti sono costose e possono raggiungere efficienze di separazione del 90-95%. Gli autori del nuovo lavoro affermano che il nuovo TFC NPM può migliorare notevolmente questo aspetto, con efficienze superiori al 99%, utilizzando meno energia a un costo inferiore.
Il dottor Ming Xie, docente di ingegneria chimica presso l’Università di Bath e uno degli autori del documento, afferma che la membrana potrebbe portare a un cambiamento nel modo di pensare al trattamento delle acque reflue. Dice: “Tradizionalmente, molte industrie hanno considerato le acque reflue che creano come uno spreco commerciale che rappresenta un costo aziendale necessario. Tecnologie come la membrana che abbiamo creato possono aiutarci a compiere passi verso la riduzione delle emissioni di carbonio riducendo il fabbisogno energetico delle acque reflue trattamento, trovando al contempo modi per separare in modo efficiente i componenti in esso contenuti come prodotti chimici, sali, energia, biomassa e sostanze nutritive, prima di riutilizzarli come sottoprodotti di alto valore”.
I ricercatori si sono ispirati alle cozze durante la progettazione del rivestimento sulla superficie della membrana, che è costituito dal polimero polietileneimmina (PEI) e polidopamina (PDA), un composto che le cozze espellono e utilizzano per aderire alle rocce o al legno in condizioni umide. L’appiccicosità del rivestimento rende la membrana altamente selettiva, consentendo il passaggio dell’acqua ma bloccando altri composti e materiali organici. Questo processo a più fasi si traduce in una migliore filtrazione dell’acqua e in un modo altamente efficiente ea basso consumo energetico per frazionare (o separare) le sostanze chimiche individualmente.
L’elettrodialisi è una tecnologia che ha dimostrato la sua adattabilità a diverse applicazioni, in questo caso la gestione di flussi di rifiuti altamente salini. Nel processo di elettrodialisi, il potenziale elettrico viene utilizzato per guidare gli ioni positivi e negativi dei sali disciolti attraverso una membrana sintetica semipermeabile separata.
Durante i test, i ricercatori hanno utilizzato quattro antibiotici – ceftriaxone sodico, cefotaxime sodico, carbenicillina disodica e ampicillina sodica – per dimostrare le prestazioni di filtrazione elettroguidata della membrana rivestita di PDA/PEI. La membrana ha mostrato un’efficienza di recupero senza precedenti nella rimozione degli antibiotici dalle soluzioni di acqua salata (acqua e cloruro di sodio NaCl), con un’efficienza di desalinizzazione superiore al 99,3% e un recupero degli antibiotici superiore al 99,1%. Se incorporata nel trattamento delle acque reflue industriali, la membrana ha la capacità di eseguire un frazionamento elettrodialitico altamente efficace (separazione) di varie soluzioni miste organiche/NaCl, in modo più efficace rispetto ai processi standard esistenti.
Il coautore, il dott. Dong Han Seo del Dipartimento di ingegneria energetica, Istituto coreano di tecnologia energetica, ha dichiarato: “Questo lavoro dimostra lo stato dell’arte dell’elettrodialisi per affrontare la grande sfida dell’industria farmaceutica al trattamento delle acque reflue a base biologica, per consentire un recupero efficace dei prodotti chimici di alto valore ottenendo acqua riutilizzabile dall’altra parte utilizzando un basso consumo energetico.”
Il dott. Jiuyang Lin dell’Accademia cinese delle scienze, anch’egli coautore, ha dichiarato: “Questo rivestimento semplice ma efficace fornisce stabilità a lungo termine e garantisce un basso consumo energetico indipendentemente dalle condizioni delle acque reflue. Si tratta di una scoperta rivoluzionaria che trova l’elettrodialisi per il trattamento delle acque reflue che coinvolge progettazione di membrane, simulazione e analisi.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
