Deixar passar l'aigua de mar retenint-ne les sals sense grans infraestructures dessaladores: això és el que podrien permetre les troballes realitzades pel Lawrence Livermore National Laboratory. Quelcom que contribuiria a la millora de la qualitat de vida de moltes poblacions del litoral que a hores d'ara encara han d'acontentar-se consumint aigües salobres.
La possibilitat: del mar a l'aixeta, sense infraestructures costoses
El mes d'agost de 2017 es van publicar a la revista Science els resultats dels treballs conjunts d'investigadors del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL; Livermore, Califòrnia, Estats Units) i de la Northeastern University (Boston, Massachusetts, Estats Units). En llur recerca sobre maneres eficients de separar les sals dissoltes a l'aigua marina, van trobar un mètode que, mitjançant nanotubs de carboni, permetria el dessalatge de l'aigua amb alts rendiments i infraestructura quasi inexistent.
Els nanotubs desenvolupats són estructures buides constituïdes per àtoms de carboni acoblats en forma de malla, i cinquanta mil vegades més fins que un cabell humà. La superfície interna dels tubs, extremament llisa, és la responsable de la seva elevada permeabilitat a l'aigua, mentre que la petitíssima mida els porus bloca els ions de sals, més grans.
Els tubs de l'LLNL s'inspiren en les aquaporines, proteïnes de la membrana cel·lular que afavoreixen l'entrada i la sortida de l'aigua a les cèl·lules, tant vegetals com animals. Aquests porus cel·lulars, descoberts a la dècada dels vuitanta del s. xx, solen fer uns 0,3 nanòmetres d'amplada (cal assenyalar que el diàmetre molecular de l'aigua és de ~0,275 nm), mentre que els nanotubs presentats a Science en fan 0,8. Pel que sembla, els tubs de més d'1 nm són força deficients en la retenció de sals. I, paradoxalment, els investigadors han pogut comprovar que l'amplada dels seus nanotubs (0,8 nm) permet permeabilitats fins a deu vegades més grans que les que fan possibles els tubs de més d'1 nm, segons van demostrar els models informàtics emprats i els experiments duts a terme durant la recerca. Els investigadors creuen que, probablement, el fet que les molècules d'aigua es trobin més constretes i que hagin de passar pel canal quasi en filera, atès el caràcter hidròfob del nanotub, n'accelera el flux.
A diferència d'estudis anteriors sobre la qüestió, els autors de la investigació present es van centrar en les prestacions obtingudes amb fragments de nanotub curts (d'uns 10 nm) encastats en membranes lipídiques de dues capes. Van observar que l'elevat confinament espacial generava un flux d'aigua accelerat. Sens dubte també va contribuir a la rapidesa del flux la possibilitat, assajada pels investigadors, de modificar els enllaços intermoleculars de l'hidrogen. D'altra banda, pel que fa a la retenció de sals, els canvis de càrrega elèctrica a l'entrada dels tubs, induïts pels investigadors, van permetre modular la selectivitat dels ions, arribant fins i tot a bloquejar el transport aniònic amb salinitats més altes que la de l'aigua salobre (1-10 g de sals per litre d'aigua) i àdhuc la de mar (30-40 g de sals per litre).
Val a dir que per tal que una solució com aquesta fos viable caldria produir membranes filtradores consistents en milers de milions de nanotubs per cm3, i els responsables de l'LLNL en són conscients. Esperen malgrat tot que en tot just un decenni, o menys, aquesta mena de tecnologia pugui estar a l'abast de la ciutadania amb un cost raonable. I atès que l'escassetat d'aigua afecta més de la meitat de la població mundial, l'eventual generalització d'aquesta tecnologia de nanofluidica ofereix enormes potencialitats.
Recreació artística: una canonada de nanotubs proporciona aigua de mar dessalada directament a l'aixeta (© Ryan Chen/LLNL)
Autors
Redactat per: Alfonso Martínez Jaume
Per saber-ne més: Lawrence Livermore National Laboratory, Science
