Így ihatnánk meg a tengervizet

A világon egyre nagyobb gondot jelent az emberek ellátása édesvízzel. A tengervíz sótalanítása azonban jelenleg nagyon drága és kis hatásfokú. Egy angol kutatócsoport által javasolt nanotechnológiai eljárás hatékonyabb megoldást kínálhat.

A világ népességének növekedési üteme alapján feltételezik, hogy 2030-ra a mostani egyharmadával növekszik a Föld lakosságának édesvízigénye. Ez azért is aggasztó előrejelzés, mert több mint egymilliárd ember már most sem jut elegendő mennyiségű és minőségű ivóvízhez. A gond egyik megoldása lehetne, ha sikerülne elfogadható áron megvalósítani a tengervíz ma még rendkívül költséges sótalanítását.

Jason Reese, a glasgow-i Strathclyde Egyetem termodinamikai és folyadékmechanikai professzora úgy véli, hogy szén nanocsövek felhasználásával a jelenleginél jóval olcsóbbá lehetne tenni a tengervíz sótalanítását. Elképzelését a Physics World szakfolyóirat e havi számában ismertette.

Reese és kutatócsoportja egyatomnyi vastagságú, hengerekbe göngyölt szén nanocsöveket vizsgált számítógépes szimulációkkal a laboratóriumában. Céljuk az volt, hogy kiderítsék, miként lehet felhasználni ezeket a szerkezeteket arra, hogy tiszta ivóvizet állítsanak elő tengervízből.

Az eljáráshoz az ozmózis jelenségét használták fel. Ozmózis során a víz egy úgynevezett féligáteresztő membránon keresztül az alacsonyabb koncentrációjú oldat irányából a magasabb koncentrációjú oldat felé áramlik, amíg ki nem egyenlítődik a koncentráció a membrán két oldalán. A tengervíz sótalanítása esetében azonban pont az ellentétes irányba kell áramolnia a víznek (azaz a töményebb tengervízből a hígabb ivóvíz irányába). Ezt a folyamatot reverz (fordított) ozmózisnak nevezzük, és megvalósításához energiát kell befektetni.

Képzeljünk el egy nagy víztartályt, amelyet egy féligáteresztő membrán oszt ketté. A tartály egyik fele édesvizet, a másik tengervizet tartalmaz. A tartályban lévő víz normális esetben az édesvíz irányából a tengervíz felé fog áramlani. Reverz ozmózis esetén azonban nagy nyomást alkalmaznak a tartály tengervízzel töltött oldalán, ami megfordítja a folyamatot, így a víz a tengervizes oldalról átáramlik az édesvizes oldalra, és csak a só marad hátra.

Noha így eltávolítható a víz só- és ásványianyag-tartalma, az eljárás rendkívül rossz hatásfokú, és a nagy nyomás előállítása igen drága. Reese azonban kimutatta, hogy a szén nanocsövekkel akár a hússzorosára lehetne növelni a jelenleg forgalomban lévő, reverz ozmózishoz használt membránok vízáteresztő képességét, és ezzel jelentősen lecsökkenne a sótalanítási eljárás költség- és energiaigénye. Ráadásul a szén nanocsövek rendkívül hatékonyan tartják vissza a sóionokat.

Az eljárás gyakorlati megvalósításához még sok nyitott kérdést kell megoldani. A nanocsövekből készült membránok víztisztító potenciálja azonban vitathatatlan, és a nanotechnológia ilyen irányú felhasználása óriási jelentőségű lenne társadalmilag.

Magyarok és nanotechnológia

A "nano" görög eredetű szó, jelentése törpe. 1 nanométer = 10^-9 méter, azaz a nanométer a méter egymilliárdod része. A nanotechnológia olyan eljárásokkal dolgozik, amelyek segítségével ilyen apró objektumokat lehet előállítani. A nanotechnológia legfontosabb vívmánya, hogy általa képesek vagyunk az anyagot lényegében atomonként, molekulánként összerakni, s ilyen módon különleges tulajdonságú anyagokat tudunk előállítani: megkarcolhatatlan autófestéket, szabályozható fényáteresztésű napszemüveget, antibakteriális hatású csempefugát stb. Néhány hazai eredmény:

Kutyákon tesztelik az új magyar csípőprotézist

Jól vizsgázott az új, magyar fejlesztésű nanofertőtlenítőszer

Magyar kutatók új módszere ételmérgezések ellen