Pesquisa recente publicada em um artigo em TECNOLOGIA relataram um novo projeto de uma centrífuga de membrana nanoporosa em escala crescente (ver Figura 1 (a), (b), (c), e (d)) proposto para dessalinização por osmose reversa, com prova de conceito demonstrada por meio de simulações de dinâmica molecular em grande escala.

A tecnologia de membrana de separação baseada em nanomateriais foi aclamada como a virada do jogo em tecnologia de dessalinização, Contudo, existem dois obstáculos principais para evitá-lo em aplicações reais:(1) o desafio de aumento de escala, ou seja, como fazer uma máquina de dessalinização em macroescala com membrana nano-porosa, e (2) o problema de incrustação, ou seja, como evitar que os íons Na + e Cl- bloqueiem o tamanho do poro em nanoescala sem consumir muita energia. Nesse trabalho, uma equipe de pesquisadores, consistindo principalmente de alunos de graduação e pós-graduação da University of California-Berkeley, construíram um projeto engenhoso de uma centrífuga de dessalinização em escala aumentada (veja a Figura 1) que é decorada com membrana porosa em nanoescala. Os remendos de membrana porosa em nanoescala são parte da estrutura de poros multiescala na parede da centrífuga (ver Figura 1 (e) e (f)), de modo que pode ser facilmente fabricado para operação de dessalinização em escala industrial.

Além disso, nesse trabalho, conduzimos uma simulação de dinâmica molecular em grande escala para demonstrar o mecanismo molecular do processo de dessalinização, fornecendo a prova de conceito do novo design. A simulação de dinâmica molecular demonstrou de forma convincente que a força centrífuga pode equilibrar a força de osmose e fornecer o impulso de filtrar a água através de poros em nanoescala. Além disso, usando o tratamento do fluido rotativo na centrífuga como o fluxo Couette, a velocidade angular crítica da centrífuga é derivada na primeira vez para tal classe de máquinas de dessalinização ou centrífuga. Os resultados da simulação de dinâmica molecular substanciaram a velocidade angular crítica derivada da mecânica dos fluidos em escala contínua.

Mais significativamente, a equipe de pesquisa descobriu que quase não há sujeira para a centrífuga de dessalinização durante a simulação (ver Figura 2). Verifica-se que a concentração de íons não sobe ao se aproximar da parede da membrana, em vez de, vai para baixo, por causa dos efeitos da combinação da força de Coriolis e rejeição de sal da parede da membrana de grafeno, o que sugere um grande potencial para tal centrífuga de membrana nanoporosa. O relatório será publicado na edição de março de 2018 da revista TECNOLOGIA . Como o PI do projeto, Professor Shaofan Li da UC Berkeley, disse,

"Em meio a mudanças climáticas e questões de sustentabilidade de energia e água, a centrífuga de nanomembrana proposta é uma tecnologia de dessalinização inovadora com um mecanismo de autolimpeza e uma eficiência energética significativamente aprimorada. Nossos resultados preliminares indicam que a centrífuga de membrana de grafeno tem um grande potencial de aumento de escala e se torna o modelo para a próxima geração de dispositivos de dessalinização industrial. ''