حدف نمک از آب دریا و تبدیل آن به آب شرب، به معنای غلبه بر چالش های علمی متعدد از جمله بهینه سازی غشای مورد استفاده برای فرایند نمک زدایی است و پژوهش جدید در مورد این غشا، نوید بخش دسترسی به عملیات نمک زدایی ارزان تر و قابل دسترس تر در آینده است.
به گزارش Science Alert، دانشمندان راهی پیدا کرده اند که می تواند از نظر انرژی مورد نیاز برای تصفیه آب، غشا را ۳۰ تا ۴۰ درصد کارآمدتر کند. کلید رویکرد آن ها در تراکم غشا در مقیاس  نانو نهفته است.
پژوهشگران توضیح می دهند که چگونه حفظ یکنواختی در تراکم غشا از نازکی آن اهمیت بیشتری دارد. این امر می تواند تکنیک تصفیه آب را که به اسمز معکوس معروف است، بهبود ببخشد. در این تکنیک، مواد معدنی با استفاده از فشار و به کمک غشا از آب حذف می شوند. مانیش کومار، مهندس محیط زیست از دانشگاه آستین تگزاس می گوید:

غشای اسمز معکوس به طور وسیعی برای تمیز کردن آب استفاده می شود؛ اما هنوز نادانسته های زیادی در مورد آن وجود دارد. واقعا نمی توانستیم بگوییم آب چگونه از آن عبور می کند؛ بنابراین همه پیشرفت های ۴۰ سال گذشته اساس در تاریکی انجام شده است.

کومار و همکارانش برای مشاهده دقیق تر از این غشاها و برای مدل سازی کارآیی تصفیه آب، از تکنیک میکروسکوپی الکترونی چند وجهی یعنی ترکیب تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی با بازنمایی سه بعدی در مقیاس نانو استفاده کردند. پژوهش آن ها از این مشاهده الهام گرفت که غشاهای ضخیم تر اغلب در انجام وظیفه نمک زدایی بهتر عمل می کردند که با توجه به این که مواد بیشتری وجود دارد که آب باید از آن ها عبور کند، غیر منتظره است. مدل سازی نشان داد که غیر یکنواختی و وجود مناطق مرده در غشا، از ضخامت آن نقش مهم تری دارد.
وقتی تراکم غشا توزیع یکنواخت تری داشت، آب بیشتری با استفاده از انرژی کم تری تصفیه می شد که موجب صرفه جویی مالی برای شرکت های بزرگ تصفیه آب و مصرف کنندگان در مقیاس کوچک می شود و دسترسی به فناوری را بیشتر می کند. انریکه گومز، مهندس شیمی از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، می گوید:

می توانید به کمک چشم، غیر یکنواختی صافی قهوه را ببینید. غشاهای مورد استفاده برای تصفیه، یکنواخت به نظر می رسند؛ اما در مقیاس نانو این طور نیست و نحوه کنترل توزیع جرم برای عملکرد فیلتراسیون آب بسیار مهم است.

تولید آب شیرین نه تنها از نظر سلامت عمومی که برای استفاده در کشاورزی و تولید انرژی حیاتی است. سالانه میلیاردها گالن آب تصفیه می شوند؛ بنابراین افزایش ۳۰ تا ۴۰ درصد کارآیی می تواند تفاوت زیادی را حاصل کند.
توانایی نمایش غشاها با چنین وضوح بسیار زیادی (در این مورد، کم تر از نصف قطر رشته DNA) به این معنا است که دانشمندان اکنون درک بهتری در این مورد دارند که چه چیزی موجب می شود غشا عملکرد بهتری در اسمز معکوس داشته باشد. این امر به نوبه خود می تواند به پژوهش های آینده کمک کند تا راه هایی برای افزایش بیشتر کارآیی پیدا کنند.
روش های مختلفی برای حذف نمک از آب برای استفاده از آن برای اهداف دیگر وجود دارد؛ اما روش غشا یکی از کارآمدترین روش ها است. پژوهشگران درحال بررسی روش هایی هستند که طی آن غشا بهبود بیشتری پیدا کند و برای مصارف خاص به صورت سفارشی ساخته شود. گومز می گوید:

مدیریت آب شیرین در سراسرجهان در حال تبدیل شدن به چالشی اساسی است. با توجه به کمبودها و خشکسالی های همراه با الگوهای آب و هوایی شدید، انتظار می رود این مشکل در آینده بزرگ تر شود. دستری به آب پاک خصوصا در مناطق دارای منابع کم بسیار مهم است.

 
منبع: Science Alert
مترجم: شروین محمدی‌مقدم