Graphen-Nanoröhrchen entsalzen Meerwasser
Neues Verfahren des Lawrence Livermore National Laboratory benötigt deutlich weniger Energie
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Nanoröhrchen aus Graphen lassen Salze (blau) nicht passieren (Grafik: llnl.gov) |
Livermore (pte015/21.09.2020/11:30) Forscher am Lawrence Livermore National Laboratory http://llnl.gov haben ein neues energieschonendes Verfahren zur Entsalzung von Meerwasser entwickelt. Deren Membran besteht aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die einen inneren Durchmesser von gerade mal 0,8 Nanometern haben. Ein menschliches Haar wirkt dagegen wie ein grober Klotz. Es ist 75.000 Mal dicker.
Wassermoleküle flutschen durch
Kohlenstoff-Nanoröhrchen aus Graphen kommen zum Einsatz. Die Wassermoleküle flutschen nahezu widerstandslos durch die feinen Poren, die innere Oberfläche der Röhrchen ist extrem glatt. Die größeren Schmutzpartikel und Salzionen bleiben dagegen außen vor. Eine Nachreinigung ist nicht nötig, die Röhrchen leisten, anders als die Membranen, die in der energieaufwendigen Umkehrosmose verwendet werden, ganze Arbeit.
Das Team um Alex Noy hat sich an Aquaporinen orientiert. Das sind Proteine, die Kanäle in der Zellmembran von Lebewesen bilden, um den Durchtritt von Wasser und einigen weiteren Molekülen zu erleichtern. Sie werden daher auch Wasserkanäle genannt. Jede Pore lässt pro Sekunde mehr als eine Mrd. Wassermoleküle passieren. "Kohlenstoff-Nanoröhrchen kommen den natürlichen Wasserkanälen am nächsten", verdeutlicht Chemiker Noy.
Meerwasserentsalzung wird immer wichtiger
Noys Team hat die Durchlässigkeit der Kohlenstoff-Nanoröhrchen mithilfe der Fluoreszenz-Spektrografie untersucht. Zudem arbeiteten die Forscher mit Computersimulationen, um den Durchfluss zu optimieren. Dieser hängt unter anderem von der Länge der Röhrchen ab. "Mit dem Verfahren konnten wir genau bestimmen, mit welcher Effektivität die Poren Wasser und störende Inhaltsstoffe voneinander trennen", so Simulationsversuchsleiter Tuan Anh Pham.
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