p As separações de membrana tornaram-se críticas para a existência humana, sem nenhum exemplo melhor do que a purificação da água. À medida que a escassez de água se torna mais comum e as comunidades começam a ficar sem água disponível barata, eles precisam complementar seus suprimentos com água dessalinizada da água do mar e fontes de água salobra. p Os pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) criaram poros de nanotubos de carbono (CNT) que são tão eficientes na remoção de sal da água que são comparáveis ​​às membranas de dessalinização comerciais. Esses minúsculos poros têm apenas 0,8 nanômetros (nm) de diâmetro. Em comparação, um cabelo humano tem 60, 000 nm de diâmetro. A pesquisa aparece na capa da edição de 18 de setembro da revista. Avanços da Ciência .

p A tecnologia dominante para remover o sal da água, Osmose Inversa, usa membranas compostas de filme fino (TFC) para separar a água dos íons presentes nos fluxos de alimentação salina. Contudo, alguns problemas fundamentais de desempenho permanecem. Por exemplo, As membranas de TFC são restringidas pelas compensações de seletividade de permeabilidade e, muitas vezes, têm rejeição insuficiente de alguns íons e micropoluentes de traço, exigindo estágios de purificação adicionais que aumentam a energia e o custo.

p Canais biológicos de água, também conhecido como aquaporinas, fornecer um plano para as estruturas que podem oferecer maior desempenho. Eles têm um poro interno extremamente estreito que comprime a água até uma configuração de arquivo único que permite uma permeabilidade à água extremamente alta, com taxas de transporte superiores a 1 bilhão de moléculas de água por segundo através de cada poro.

p "Os nanotubos de carbono representam algumas das estruturas de andaime mais promissoras para canais de água artificiais devido ao baixo atrito da água em suas superfícies internas lisas, que imitam os canais biológicos de água, "disse Alex Noy, Químico do LLNL e co-autor principal do relatório.

p A equipe desenvolveu CNT porins (CNTPs) - segmentos curtos de CNTs que se auto-inserem em membranas biomiméticas - que formam canais de água artificiais que imitam a funcionalidade do canal de aquaporina e o arranjo de água de arquivo único intracanal. Os pesquisadores então mediram o transporte de íons de cloreto e água por meio de CNTPs de 0,8 nm de diâmetro usando ensaios baseados em fluorescência. Simulações de computador e experimentos usando poros de CNT em membranas lipídicas demonstraram o mecanismo para fluxo aprimorado e rejeição de íons fortes através de canais internos de nanotubos de carbono.

p "Este processo nos permitiu determinar o valor preciso da permseletividade do sal de água em poros estreitos do CNT, "disse o cientista de materiais do LLNL e co-autor principal Tuan Anh Pham, que liderou os esforços de simulação do estudo. "Simulações atomísticas fornecem uma visão detalhada em escala molecular da água entrando nos canais de CNTP e suportam os valores de energia de ativação."