Membrana de grafeno separa sal del agua salada

El agua puede cubrir la mayor parte de la superficie del planeta, pero gracias a una gran cantidad de sal, es difícil aprovecharla como fuente de agua potable. Una vez más, el grafeno podría venir al rescate. Investigadores de la Universidad de Manchester han desarrollado una membrana de grafeno-óxido con un tamaño de poro escalable y uniforme que puede filtrar incluso las sales más pequeñas, sin afectar el flujo de agua demasiado.

Las plantas de desalinización ya usan una variedad de técnicas para producir agua potable segura, incluyendo sacudir la sal y el agua para separarlas, usar membranas que atraen sal o aprovechar la energía de las olas oceánicas para purificar el agua y bombearla de regreso a la costa. El grafeno ya ha sido utilizado para fines similares antes, también, actuando como una gran esponja que se sienta en la superficie del agua, atrayendo agua que pasa a través de ella y limpiándola en el proceso.

El material maravilla también se había estado utilizando como una membrana de filtración de agua que se ha desempeñado bien en la eliminación de algunas partículas, moléculas orgánicas y sales, pero de acuerdo con los investigadores de Manchester, no podía capturar los iones de sal común más pequeños. Esto se debe al hecho de que estas membranas tienden a hincharse cuando se sumergen en el agua, lo que afecta negativamente el espaciamiento entre las capas de grafeno-óxido y permite que las moléculas de sal se deslicen con el agua.

Los investigadores de Manchester afirman haber encontrado una manera de limitar hasta que punto se hinchan las membranas en el agua, confinando físicamente el material. Eso les permite ajustar con precisión el tamaño de los poros, y mantener fuera las sales, partículas y moléculas no deseadas, simplemente haciéndo los poros más pequeño que el diámetro de los iones de sal común. El equipo informa que el 97 por ciento de los iones cloruro de sodio son rechazados por la membrana, mientras que todavía permite que el agua fluya a través de la misma bastante libremente.

La escalabilidad es uno de los factores más importantes en cuanto a la viabilidad del método, y los investigadores creen que su membrana de grafeno-óxido puede ser escalada cómodamente tanto hacia arriba como hacia abajo. Si se hace hacia arriba, el método podría ayudar a mejorar la eficiencia de las plantas de desalinización. Reduciendo la escala, los propios filtros podrían utilizarse como purificadores de agua de bajo costo para países en desarrollo con acceso limitado a agua limpia o en plantas de desalinización a gran escala.

"La realización de membranas escalables con un tamaño de poro uniforme hasta la escala atómica es un avance significativo y abrirá nuevas posibilidades para mejorar la eficiencia de la tecnología de desalación", dice el profesor Rahul Nair, coautor del estudio. "Demostramos también que existen posibilidades realistas de ampliar el enfoque descrito y producir en masa membranas basadas en grafeno con tamaños de tamiz requeridos".

A más largo plazo, el equipo señala que la idea básica de ajustar el tamaño de los poros para filtrar iones específicos podría aplicarse a diferentes membranas, para diferentes propósitos.

Las membranas desarrolladas no sólo son útiles para la desalinización, sino que la afinabilidad a escala atómica del tamaño de los poros también abre nuevas oportunidades para fabricar membranas con filtración de acuerdo a las necesidades, capaces de filtrar iones según sus tamaños.