Lucia Lorenzini

Lucia Lorenzini

Set 11, 2017

Come rendere potabile l’acqua di mare con i nanotubi in carbonio

Gli scienziati della Lawrence Livermore in collaborazione con i ricercatori della Northwestern University hanno sviluppato un metodo efficace di desalinizzazione che si basa su dei nanotubi di carbonio, 50mila volte più sottili dei capelli umani

Rendere potabile l’acqua del mare: un’impresa impossibile? Forse no. Gli scienziati della Lawrence Livermore, in collaborazione con ricercatori dell’Università di Northeastern, hanno sviluppato dei nanotubi di carbonio che possono escludere il sale dall’acqua di mare. Il team ha anche scoperto che la permeabilità dell’acqua nei nanotubi di carbonio (CNT), con diametri inferiori a un nanometro (0,8 nm), supera quella all’interno dei nanotubi di carbonio più grandi. I nanotubi sono strutture cave fatte di atomi di carbonio, 50mila volte più sottili di un capello umano. La superficie interna del nanotubo consente la permeabilità dell’acqua, mentre la piccola porosità blocca gli ioni salati più grandi.

Minore diametro, maggiori prestazioni

«Abbiamo riscontrato che i nanotubi di carbonio con diametri inferiori a un nanometro hanno una caratteristica strutturale chiave che consente un miglioramento dei trasporti. Lo stretto canale idrofobico costringe l’acqua a fluire in una singola direzione, un fenomeno simile a quello trovato nei più efficienti trasportatori di acqua biologica», ha detto Ramya Tunuguntla, ricercatore della LLNL e co-autore dello studio. Le simulazioni al computer e gli studi sperimentali sul trasporto dell’acqua attraverso i nanotubi con diametri superiori a 1 nm hanno mostrato sì un maggiore flusso d’acqua, ma anche una minore efficienza nel trasporto delle proteine ​​biologiche e nella separazione del sale. La scoperta importante ottenuta dal team LLNL è quella di utilizzare i nanotubi di diametro più piccolo, che hanno dato la giusta svolta alle prestazioni.

I vantaggi di un canale d’acqua sintetico

«Questi studi hanno rivelato i dettagli del meccanismo di trasporto dell’acqua e hanno mostrato che la manipolazione razionale di questi parametri può migliorare l’efficienza dei pori», ha spiegato Meni Wanunu, professore di fisica presso l’Università Northeastern e co-autore della ricerca. «I nanotubi di carbonio sono una piattaforma unica per studiare il trasporto molecolare», ha spiegato Alex Noy, responsabile principale del progetto LLNL. «La loro dimensione, le superfici atomiche lisce e la somiglianza con i canali di trasporto idrico cellulare li rendono particolarmente adatti a questo scopo ed è molto emozionante creare un canale d’acqua sintetico che funzioni meglio di uno naturale».

La depurazione dell’acqua

Le crescenti richieste di acqua dolce rappresentano una minaccia globale per lo sviluppo sostenibile, mettendo a rischio 4 miliardi di persone. Le attuali tecnologie di depurazione dell’acqua possono beneficiare dello sviluppo di membrane con pori specializzati che imitano proteine biologiche altamente efficienti e selettive. Una scoperta, quella degli scienziati del team LLNL e dei loro colleghi, che apre sviluppi inaspettati per la prossima generazione di tecnologie di depurazione dell’acqua.