p O mundo precisa de água limpa, e sua necessidade só vai crescer nas próximas décadas. No entanto, a dessalinização e outras tecnologias de purificação de água são frequentemente caras e requerem muita energia para funcionar, tornando muito mais difícil fornecer mais água limpa para uma população crescente em um mundo em aquecimento. p Seguir em frente, os pesquisadores devem usar ferramentas como as disponíveis nos síncrotrons de raios-X para medir melhor as propriedades dos materiais envolvidos na purificação de água salgada ou contaminada de outra forma, argumentam cientistas do Laboratório Nacional do Acelerador SLAC do Departamento de Energia e da Universidade de Paderborn, na Alemanha,

p "Este é um momento oportuno para o país, realmente - laboratórios nacionais, parceiros acadêmicos e industriais - para fazer avançar a ciência relacionada à dessalinização "e outras tecnologias de água limpa, disse Michael Toney, um distinto cientista da Stanford Synchrotron Radiation Lightsource do SLAC. Toney, juntamente com os co-autores do SSRL, cientista Sharon Bone e o professor Hans-Georg Steinrück de Paderborn, acabaram de publicar uma nova perspectiva sobre o avanço da tecnologia de água limpa no jornal Joule .

p O desafio é substancial. Ao redor do mundo, bilhões de pessoas lutam para encontrar água potável pelo menos um mês por ano, e as projeções sugerem que a demanda por água em algumas partes dos EUA - incluindo Califórnia, que luta com as secas - ultrapassará o fornecimento por volta de 2050.

p Além disso, A dessalinização ou limpeza de água costuma ser cara e ineficiente em termos de energia - e nem sempre é claro como melhorar essas tecnologias.

p Por exemplo, na osmose reversa da membrana, a água salgada flui sobre uma membrana sob pressão, empurrando água limpa através da membrana para um fluxo de água doce e retendo o sal, orgânico, e contaminantes no fluxo de água salgada. No entanto, os pesquisadores não entendem em muitos detalhes os processos físicos e químicos responsáveis ​​por essa filtragem ou como algumas das armadilhas da osmose reversa - como incrustação, o acúmulo de matéria orgânica e inorgânica na membrana - interfere no processo.

p "É a complexidade desses sistemas que os torna tão difíceis de sondar, e é por isso que o síncrotron é tão valioso, porque nos permite sondar isso, "Disse o professor Steinrück.

p Se os pesquisadores entendessem melhor como a osmose reversa funcionava e como ela poderia ser obstruída, eles poderiam encontrar pistas para melhorar o processo e desenvolver novos materiais para tecnologias de água limpa. Espectroscopia de raios-X, por exemplo, poderia revelar quais moléculas são mais responsáveis ​​pela incrustação. Experimentos de espalhamento de raios-X e métodos de imagem, como microscopia eletrônica, poderia dar aos cientistas e engenheiros uma imagem melhor do que está acontecendo em uma escala fina. O mesmo vale para outras técnicas, como ionização capacitiva, uma técnica que funciona melhor em água subterrânea de baixa salinidade ou salobra e está intimamente relacionada à pesquisa de bateria de ponta. O que mais, esta compreensão em escala fina poderia permitir aos pesquisadores projetar novos materiais para dessalinização e para mitigar a incrustação.

p Esse tipo de pesquisa também é uma oportunidade para os cientistas terem um impacto mais direto sobre um problema global cada vez mais urgente - um fator que motivou Bone, que também trabalha para entender como poluentes e nutrientes circulam por meio de ecossistemas naturais, para trabalhar com colegas do SLAC e engenheiros químicos da Universidade de Stanford em tecnologias de água limpa. Trabalhando com a estudante de graduação em engenharia química de Stanford Valerie Niemann e o professor William Tarpeh, Bone e Toney já começaram a investigar como os foulants se acumulam nas membranas de osmose reversa.

p "Eu queria me juntar a esse esforço porque vi isso como uma oportunidade de trabalhar diretamente em uma tecnologia que poderia ter um impacto em face das mudanças climáticas, "Bone disse.