Uma nova membrana feita de materiais úmidos tem poros especialmente projetados para aprisionar gases que permitem a separação simultânea de calor, salgado de fresco, água pura enquanto facilita a transferência de vapor puro de um lado para o outro. Este princípio, desenhado por pesquisadores KAUST, pode levar a mais verde, membranas de dessalinização mais baratas.

Atualmente, membranas de perfluorocarbono super-repelentes de água são popularmente usadas para um processo de dessalinização conhecido como destilação por membrana (MD). Mas os perfluorocarbonos são caros, não biodegradável e vulnerável a incrustações e danos em altas temperaturas, explica o colega de pós-doutorado da KAUST, Ratul Das.

Com o objetivo de desenvolver alternativas livres de perfluorocarbono, Himanshu Mishra e sua equipe de pesquisadores do Centro de Dessalinização e Reutilização de Água da KAUST se inspiraram em dois insetos:colêmbolos que vivem em solos úmidos e marinhas que vivem em oceanos abertos. Ambos têm microtexturas em forma de cogumelo cobrindo suas cutículas e pelos que podem aprisionar espontaneamente o ar que sustenta a vida se os insetos forem submersos na água. "Nós imitamos essas características em materiais úmidos com água (não resistentes à água). As superfícies resultantes prendem o ar de maneira robusta após a imersão em líquidos. A ideia de membranas aprisionadoras de gás nasceu, "diz Mishra.

A equipe de Mishra desenvolveu protocolos para a criação de poros verticais em folhas finas. Os diâmetros das entradas e saídas dos poros eram abruptamente menores do que os canais dos poros. "Começamos brincando com finas pastilhas de silício para desenvolver poros com essas bordas reentrantes, "diz Mishra." Essas bordas evitam que os líquidos entrem nos poros, "ele explica." Pudemos alcançar a função de membranas perfluoradas aproveitando essa textura bioinspirada usando materiais úmidos em água, o que pode parecer desafiar a sabedoria convencional. "Quando uma membrana de silício com poros cilíndricos simples é imersa em água, é completamente preenchido em 1 segundo. Membranas de aprisionamento de gás de sílica (GEMs), por outro lado, prender o ar de forma robusta dentro de seus poros quando imerso em água, e pode permanecer intacto por mais de seis semanas.

A equipe então explorou a aplicação do mesmo princípio a um mais barato, material úmido de fácil manufatura denominado polimetacrilato de metila (PMMA), explica Sankara Arunachalam, um técnico de pesquisa da equipe de Mishra. "PMMA-GEMs separaram fortemente fluxos de calor, alimento salgado de água fria por mais de 90 horas com rejeição de sal de 100 por cento, " ele diz.

"Para nosso conhecimento, esta é a primeira demonstração de membranas MD derivadas de materiais umectantes intrinsecamente, "diz Mishra." Os benefícios são óbvios:plásticos comuns molhados com água, como PMMA, são significativamente mais baratos do que os perfluorados, são amigos do ambiente, e pode resistir a condições operacionais mais adversas. São necessárias investigações interdisciplinares para avaliar a escalabilidade e confiabilidade desta abordagem. "

As descobertas podem desbloquear o potencial de materiais úmidos comuns para produtos mais verdes, dessalinização mais barata.