Dengan dua bilion orang di seluruh dunia yang kurang....

Dengan dua bilion orang di seluruh dunia yang kurang akses kepada air minuman yang bersih dan selamat, penyelidikan bersama oleh Monash University, CSIRO dan University of Texas di Austin yang diterbitkan hari ini dalam Sains Advances boleh menawarkan penyelesaian baru yang terhebat.

Ia semuanya datang kepada rangka kerja logam-organik (MOF), satu bahan generasi seterusnya yang menakjubkan yang mempunyai kawasan permukaan dalaman yang terbesar dari sebarang bahan yang diketahui. Sponge seperti kristal boleh digunakan untuk menangkap, menyimpan dan melepaskan sebatian kimia. Dalam kes ini, garam dan ion dalam air laut.

Dr Huacheng Zhang, Profesor Huanting Wang dan Profesor Madya Zhe Liu dan pasukan mereka di Fakulti Kejuruteraan di Monash University di Melbourne, Australia, dengan kerjasama Dr Anita Hill dari CSIRO dan Profesor Benny Freeman dari Jabatan Kejuruteraan Kimia McKetta di The University Texas di Austin, baru-baru ini mendapati bahawa membran MOF boleh meniru fungsi penyaringan, atau 'pemilihan ion', membran sel organik.

Dengan perkembangan selanjutnya, membran ini berpotensi besar untuk melaksanakan fungsi dwi ganda mengeluarkan garam dari air laut dan memisahkan ion logam dengan cara yang sangat efisien dan kos efektif, menawarkan pendekatan teknologi baru yang revolusioner untuk industri air dan perlombongan.

Pada masa ini, membran osmosis terbalik bertanggungjawab untuk lebih daripada separuh daripada kapasiti penyahairan dunia, dan peringkat terakhir proses rawatan air paling banyak, namun membran ini mempunyai ruang untuk penambahbaikan dengan faktor 2 hingga 3 dalam penggunaan tenaga. Mereka tidak beroperasi pada prinsip-prinsip dehidrasi ion, atau pengangkutan ion terpilih dalam saluran biologi, subjek Hadiah Nobel dalam Kimia 2003 yang dianugerahkan kepada Roderick MacKinnon dan Peter Agre, dan oleh itu mempunyai batasan ketara.

Dalam industri perlombongan, proses membran sedang dibangunkan untuk mengurangkan pencemaran air, serta untuk memulihkan logam berharga. Sebagai contoh, bateri lithium-ion kini merupakan sumber kuasa yang paling popular untuk peranti mudah alih elektronik, namun pada kadar penggunaan semasa, terdapat peningkatan permintaan yang mungkin memerlukan pengeluaran litium dari sumber bukan tradisional, seperti pemulihan air garam dan proses pembaziran sungai. Sekiranya secara ekonomi dan teknologi boleh dilaksanakan, pengekstrakan langsung dan pembersihan litium dari sistem cecair yang kompleks akan mempunyai kesan ekonomi yang mendalam.

Inovasi ini kini mungkin terima kasih kepada penyelidikan baru ini. Profesor Universiti Monash, Huanting Wang berkata, "Kami boleh menggunakan penemuan kami untuk menangani cabaran penyahgaraman air, dan bukannya bergantung kepada proses-proses yang intensif dan intensif semasa, penyelidikan ini membuka peluang untuk mengeluarkan ion garam dari air dengan tenaga yang jauh lebih banyak cara yang cekap dan mesra alam. "

"Selain itu, ini hanya permulaan potensi untuk fenomena ini. Kami akan terus meneliti bagaimana pemilihan litium ion membran ini boleh digunakan lebih lanjut. Ion litium banyak terdapat dalam air laut, jadi ini mempunyai implikasi untuk industri perlombongan yang saat ini menggunakan rawatan kimia yang tidak cekap untuk mengeluarkan litium dari batu dan air. Permintaan global untuk litium yang diperlukan untuk elektronik dan bateri sangat tinggi membran ini menawarkan potensi untuk cara yang sangat berkesan untuk mengeluarkan ion litium dari air laut, sumber yang banyak dan mudah diakses.

Membina pemahaman saintifik yang semakin meningkat terhadap MOF, CSIRO's Dr Anita Hill berkata penyelidikan itu menawarkan satu lagi penggunaan dunia nyata yang potensial untuk bahan generasi akan datang. "Prospek menggunakan MOF untuk penapisan air yang mampan sangat menarik dari perspektif yang baik awam, sambil memberikan cara yang lebih baik untuk mengeluarkan ion lithium untuk memenuhi permintaan global dapat mewujudkan industri baru untuk Australia," kata Dr Hill.

Universiti Texas di Austin Profesor Benny Freeman berkata, "Air yang dihasilkan dari medan gas syal di Texas kaya dengan litium. Konsep bahan pemisahan yang lebih maju, seperti ini, berpotensi mengubah aliran sisa ini menjadi peluang pemulihan sumber. Saya sangat berterima kasih mempunyai peluang untuk bekerjasama dengan rakan-rakan terhormat dari Monash dan CSIRO menerusi Suruhanjaya Fulbright Australia-Amerika untuk Pengerusi Cemerlang di Amerika Syarikat dalam Sains, Teknologi dan Inovasi yang ditaja oleh Pertubuhan Penyelidikan Sains dan Industri Komanwel (CSIRO). "