Membrane MOF per estrarre acqua potabile e litio dal mare

E’ noto che gli oceani ricoprano ben il 71% della superficie terrestre, ma, nonostante l’abbondanza e l’elevata percentuale di materie prime preziose, per l’uomo riuscire a recuperarle è un’operazione tutt’altro che semplice. A renderla meno gravosa ci hanno pensato alcuni ricercatori di Australia e Stati Uniti. Il gruppo di scienziati, impegnati su una nuova tipologia d’impianti di dissalazione, attraverso un processo efficiente dal punto di vista energetico, economicamente sostenibile e più conveniente rispetto alle tecnologie attuali ha trovato un modo di ottenere dal mare non solo acqua potabile ma anche litio.

Il tutto si deve alle membrane MOF, acronimo inglese di Metal–Organic Framework, ossia materiali composti da ioni metallici tenuti insieme da ponti organici, la cui particolare struttura garantisce un’ampia superficie interna. Queste membrane sono in grado di catturare, immagazzinare e rilasciare composti chimici (in questo caso il sale dall’acqua di mare) ma, anche se studiate da tempo, questa specie di spugna cristallina ha avuto fino ad oggi ben poco spazio nel campo della desalinizzazione. Attualmente, infatti, le membrane a osmosi inversa rappresentano la tecnologia più diffusa per la filtrazione dell’acqua e si basano su un principio estremamente semplice: i pori della membrana sono in grado di far passare le molecole d’acqua ma non sono abbastanza grandi per la maggior parte dei contaminanti e per il sale. Il problema, quindi, è che, per funzionare, questi sistemi richiedono che l’acqua venga pompata a una pressione relativamente alta: in altre parole hanno bisogno di molta energia per poter funzionare.

Le membrane MOF, invece, possono essere più efficienti, richiedendo molta meno energia. I ricercatori della Monash University, del CSIRO e dell’Università del Texas, ad Austin, hanno messo a punto proprio uno di questi sistemi, creando un design ispirato dalla selettività degli ioni delle membrane cellulari biologiche. Questa permeabilità selettiva consente alle strutture MOF di far passare tra le sue maglie solo l’acqua, senza cioè la necessità di creare una differenza artificiale di pressione. Con un ulteriore sviluppo, queste membrane potranno svolgere la duplice funzione di rimozione dei sali dall’acqua di mare e separazione degli ioni metallici in modo estremamente efficiente ed economico, offrendo quindi nuove soluzioni tecnologiche per l’industria idrica e mineraria.

Secondo il team di ricerca, si cercherà ora di applicare la selettività agli ioni di litio, particolarmente abbondanti nell’acqua di mare, e la tecnica potrebbe anche essere sfruttata per filtrare le acque reflue dai processi industriali come il fracking. L’acqua prodotta dai giacimenti di gas di scisto in Texas è infatti ricca di litio. Concept di materiali di separazione avanzati come questo potrebbero un giorno davvero servire per trasformare il flusso di rifiuti in un’opportunità di recupero delle risorse.

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