p Os engenheiros da Universidade de Illinois encontraram um material eficiente em termos de energia para remover o sal da água do mar que poderia servir de refutação ao lamento do poeta Samuel Taylor Coleridge, "Água, agua, em todos os lugares, nem gota para beber. " p O material, uma folha nanométrica de dissulfeto de molibdênio (MoS2) crivada de pequenos orifícios chamados nanoporos, é especialmente projetado para permitir a passagem de grandes volumes de água, mas mantém o sal e outros contaminantes do lado de fora, um processo chamado dessalinização. Em um estudo publicado na revista Nature Communications , a equipe de Illinois modelou várias membranas de filme fino e descobriu que o MoS2 mostrou a maior eficiência, filtrando através de até 70 por cento mais água do que as membranas de grafeno.

p "Embora tenhamos muita água neste planeta, há muito pouco que seja potável, "disse o líder do estudo Narayana Aluru, professor de ciências mecânicas e engenharia da U. of I. "Se pudéssemos encontrar um baixo custo, maneira eficiente de purificar a água do mar, estaríamos fazendo bons avanços para resolver a crise da água.

p "Encontrar materiais para uma dessalinização eficiente tem sido um grande problema, e acho que este trabalho estabelece a base para materiais de próxima geração. Esses materiais são eficientes em termos de uso de energia e incrustação, que são problemas que atormentam a tecnologia de dessalinização há muito tempo, "disse Aluru, que também é afiliado ao Instituto Beckman de Ciência e Tecnologia Avançada da Universidade de I.

p A maioria das tecnologias de dessalinização disponíveis depende de um processo chamado osmose reversa para empurrar a água do mar através de uma fina membrana de plástico para fazer água doce. A membrana tem orifícios pequenos o suficiente para não deixar entrar sal ou sujeira, mas grande o suficiente para deixar a água passar. Eles são muito bons em filtrar o sal, mas produz apenas um fio de água doce. Embora fino para os olhos, essas membranas ainda são relativamente grossas para filtrar em nível molecular, então, muita pressão deve ser aplicada para empurrar a água.

p "A osmose reversa é um processo muito caro, "Aluru disse." É muito intensivo em energia. É necessária muita energia para fazer este processo, e não é muito eficiente. Além disso, as membranas falham devido ao entupimento. Portanto, gostaríamos de torná-lo mais barato e tornar as membranas mais eficientes para que não falhem com tanta frequência. Também não queremos ter que usar muita pressão para obter uma alta vazão de água. "

p Uma maneira de aumentar drasticamente o fluxo de água é tornar a membrana mais fina, uma vez que a força necessária é proporcional à espessura da membrana. Os pesquisadores têm examinado membranas finas como nanômetros, como o grafeno. Contudo, o grafeno apresenta seus próprios desafios na forma como interage com a água.

p O grupo de Aluru já estudou nanoporos MoS2 como uma plataforma para sequenciamento de DNA e decidiu explorar suas propriedades para dessalinização de água. Usando o supercomputador Blue Waters no National Center for Supercomputing Applications na U. de I., eles descobriram que uma folha de camada única de MoS2 superou seus concorrentes graças a uma combinação de espessura, geometria dos poros e propriedades químicas.

p Uma molécula de MoS2 tem um átomo de molibdênio imprensado entre dois átomos de enxofre. Uma folha de MoS2, então, tem revestimento de enxofre de cada lado com o molibdênio no centro. Os pesquisadores descobriram que a criação de um poro na folha que deixava um anel exposto de molibdênio em torno do centro do poro criava uma forma semelhante a um bico que puxava água através do poro.

p "MoS2 tem vantagens inerentes em que o molibdênio no centro atrai água, então o enxofre do outro lado o empurra para longe, então temos uma taxa muito maior de água passando pelo poro, "disse o estudante de graduação Mohammad Heiranian, o primeiro autor do estudo. "É inerente à química do MoS2 e à geometria do poro, então não temos que funcionalizar o poro, que é um processo muito complexo com o grafeno. "

p Além das propriedades químicas, as folhas de camada única de MoS2 têm as vantagens de serem finas, exigindo muito menos energia, o que, por sua vez, reduz drasticamente os custos operacionais. MoS2 também é um material robusto, portanto, mesmo essa folha fina é capaz de suportar as pressões e volumes de água necessários.

p Os pesquisadores de Illinois estão estabelecendo colaborações para testar experimentalmente o MoS2 para dessalinização de água e para testar sua taxa de incrustação, ou obstrução dos poros, um grande problema para as membranas de plástico. MoS2 é um material relativamente novo, mas os pesquisadores acreditam que as técnicas de fabricação serão aprimoradas à medida que seu alto desempenho se tornar mais procurado para várias aplicações.

p "A nanotecnologia pode desempenhar um grande papel na redução do custo das usinas de dessalinização e torná-las eficientes em energia, "disse Amir Barati Farimani, que trabalhou no estudo como estudante de graduação em Illinois e agora é pós-doutorado na Universidade de Stanford. "Estou na Califórnia agora, e fala-se muito sobre a seca e como lidar com ela. Tenho muita esperança de que este trabalho possa ajudar os projetistas de usinas de dessalinização. Esse tipo de membrana fina pode aumentar o retorno sobre o investimento porque são muito mais eficientes em termos de energia. "