Ha surgido un estudio importante de una colaboración entre el Instituto de Tecnología de Technion Israel y la Universidad de Texas en Austin, dirigida a las complejas estructuras de membranas que se utilizan para descender el agua. Emitido como el artículo de portada en ACS nanoLa investigación se distingue al investigar las características de las membranas en su estado hidratado, en contraste con estudios anteriores que han investigado principalmente en un estado seco. Este nuevo enfoque ha presentado diferencias sustanciales que afectan directamente el rendimiento de la membrana, y ofrece ideas prometedoras mientras el mundo está luchando con la escasez de agua.
La investigación fue dirigida por el Dr. Tamar Segal-Peretz y el Dr. Guy Ramon de Technion, junto con el Prof. DR. Manish Kumar de la Universidad de Texas, y asistido por Ph.D. Estudiante Chenhao Yao y el Dr. Adi Ben-Zvi, ex alumno de doctorado en Technion ahora miembro postdoctoral en la Universidad de Rice.
Según los datos de la Organización Mundial de la Salud, aproximadamente el 25% de la población mundial lucha por obtener acceso a agua potable segura, de modo que el agua limpia se marca como un enfoque crucial dentro de los objetivos de desarrollo sostenible de las Naciones Unidas. Con Israel que lidera las tecnologías de desalinización, la nación confía en cinco instalaciones de desalinización para aproximadamente el 70% de su suministro de agua doméstica, mientras que un impresionante 85% de sus aguas residuales se trata y se reutiliza para la agricultura.
El método de descripción principal actual es la ósmosis inversa, que funciona en el principio de conducir el agua de una solución más concentrada (como el agua de mar) a un menos concentrado, con la ayuda de la energía para lograr esta inversión de la ósmosis natural. El éxito de este proceso depende en gran medida de la efectividad de las membranas de ósmosis invertida, pero continúa el conocimiento crítico del conocimiento con respecto a la correlación entre la estructura de la membrana y el rendimiento.
El equipo de investigación utilizó la tomografía avanzada de microscopía de transmisión criogénica-electrones (crio-TEM) para realizar el mapeo 3D con alta resolución de la mororfología de la membrana bajo ciertas circunstancias que se asemejan a escenarios reales de ósmosis inversa. Con esta técnica, pudieron observar membranas en un estado completamente hidratado, lo que reveló un cambio estructural notable: el volumen de las membranas aumentó en alrededor del 30% cuando se saturó de agua.
Se espera que este hallazgo sirva como un progreso importante en la comprensión de la ciencia de la membrana, en particular como análisis anteriores que solo se centran en situaciones secas, lo que puede pasar por alto el jefe de aspectos críticos que regulan la funcionalidad. La cuidadosa caracterización en 3D de este estudio es muy prometedora para mejorar los diseños de membrana futuros, lo que finalmente facilita el progreso en los procesos del desierto y las tecnologías de extracción de agua.
A medida que las necesidades globales del agua continúan impulsando los límites de los recursos existentes, la investigación es de esta naturaleza para ofrecer ideas esenciales necesarias para soluciones sostenibles para uno de los desafíos más urgentes de la humanidad.
