Com dois bilhões de pessoas em todo o mundo sem acesso a água potável limpa e segura, pesquisa conjunta da Monash University, CSIRO e a Universidade do Texas em Austin publicaram hoje em Ciências Avanços pode oferecer uma solução inovadora.

Tudo se resume a estruturas metal-orgânicas (MOFs), um material incrível de última geração que possui a maior área de superfície interna de qualquer substância conhecida. Os cristais esponjosos podem ser usados ​​para capturar, armazenar e liberar compostos químicos. Nesse caso, o sal e os íons na água do mar.

Dr. Huacheng Zhang, Professor Huanting Wang e Professor Associado Zhe Liu e sua equipe na Faculdade de Engenharia da Monash University em Melbourne, Austrália, em colaboração com a Dra. Anita Hill do CSIRO e o Professor Benny Freeman do Departamento McKetta de Engenharia Química da Universidade do Texas em Austin, descobriram recentemente que as membranas MOF podem imitar a função de filtragem, ou 'seletividade de íons', de membranas celulares orgânicas.

Com mais desenvolvimento, essas membranas têm potencial significativo para desempenhar as funções duplas de remoção de sais da água do mar e separação de íons metálicos de uma maneira altamente eficiente e econômica, oferecendo uma nova abordagem tecnológica revolucionária para as indústrias de água e mineração.

Atualmente, membranas de osmose reversa são responsáveis ​​por mais da metade da capacidade de dessalinização do mundo, e a última etapa da maioria dos processos de tratamento de água, no entanto, essas membranas têm espaço para melhorias por um fator de 2 a 3 no consumo de energia. Eles não operam nos princípios de desidratação de íons, ou transporte seletivo de íons em canais biológicos, o tema do Prêmio Nobel de Química de 2003 concedido a Roderick MacKinnon e Peter Agre, e, portanto, têm limitações significativas.

Na indústria de mineração, processos de membrana estão sendo desenvolvidos para reduzir a poluição da água, bem como para a recuperação de metais valiosos. Por exemplo, baterias de íon-lítio são agora a fonte de energia mais popular para dispositivos eletrônicos móveis, no entanto, nas taxas atuais de consumo, há uma demanda crescente que provavelmente exigirá a produção de lítio de fontes não tradicionais, como a recuperação de água salgada e fluxos de processo de resíduos. Se economicamente e tecnologicamente viável, extração direta e purificação de lítio de um sistema líquido tão complexo teria impactos econômicos profundos.

Essas inovações agora são possíveis graças a essas novas pesquisas. O professor Huanting Wang da Monash University disse:"Podemos usar nossas descobertas para enfrentar os desafios da dessalinização da água. Em vez de depender dos atuais processos caros e intensivos em energia, esta pesquisa abre o potencial para remover íons de sal da água de uma forma muito mais eficiente em termos de energia e ambientalmente sustentável. "

"Também, este é apenas o começo do potencial para esse fenômeno. Continuaremos pesquisando como a seletividade de íons de lítio dessas membranas pode ser posteriormente aplicada. Os íons de lítio são abundantes na água do mar, portanto, isso tem implicações para a indústria de mineração, que atualmente usa tratamentos químicos ineficientes para extrair lítio de rochas e salmouras. A demanda global por lítio necessário para eletrônicos e baterias é muito alta. Essas membranas oferecem o potencial de uma maneira muito eficaz de extrair íons de lítio da água do mar, um recurso abundante e facilmente acessível. "

Com base na crescente compreensão científica dos MOFs, A Dra. Anita Hill, da CSIRO, disse que a pesquisa oferece outro uso potencial no mundo real para o material de próxima geração. "A perspectiva de usar MOFs para filtração sustentável de água é incrivelmente empolgante do ponto de vista do bem público, ao mesmo tempo que fornecer uma maneira melhor de extrair íons de lítio para atender à demanda global poderia criar novas indústrias para a Austrália, "Dr. Hill disse.

O professor Benny Freeman da Universidade do Texas em Austin diz:"A água produzida em campos de gás de xisto no Texas é rica em lítio. Conceitos de materiais de separação avançados, tal como este, poderia transformar esse fluxo de resíduos em uma oportunidade de recuperação de recursos. Estou muito grato por ter tido a oportunidade de trabalhar com esses ilustres colegas da Monash e CSIRO por meio da Comissão Fulbright Australiana-Americana para a Cadeira Distinta em Ciências da Fulbright dos EUA, Tecnologia e inovação patrocinada pela Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth (CSIRO). "