جریان آنلاین (/): دانشمندان یک الک هوشمند نسل جدید مهندسی کرده اند که می تواند مصرف انرژی صنعتی را به طور چشمگیری کاهش دهد و در عین حال بازیافت آب و تصفیه شیمیایی را بسیار کارآمدتر کند. پژوهشگران یک غشای فیلتراسیون فوق دقیق جدید با نام POMbranes را توسعه داده اند. این غشا با استفاده از حفره های یک نانومتری امکان جداسازی بسیار دقیق مولکول ها را فراهم می کند. این فناوری عملکردی تا ۱۰ برابر بهتر از فناوری های موجود دارد و در عین حال پایدار و انعطاف پذیر و قابل مقیاس پذیری است.
این سیستم که از ساختارهای زیستی مانند آکواپورین ها الهام گرفته شده از خوشه های پلی اکسومتالات با منافذ یکنواخت و دائمی برای ایجاد گزینش پذیری بالا استفاده می کند. بسیاری از فعالیت های صنعتی به جداسازی مواد مختلف از یکدیگر وابسته هستند. از جمله تصفیه دارو و رنگبری در صنعت نساجی و تولید مواد غذایی. اما این فرآیندها از انرژی برترین عملیات صنعتی هستند و حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد مصرف انرژی جهانی صنعت را شامل می شوند.
اکثر کارخانه ها هنوز از روش هایی مانند تقطیر و تبخیر استفاده می کنند. این روش ها اگرچه مؤثرند اما انرژی بسیار زیادی مصرف می کنند و باعث انتشار قابل توجه کربن می شوند. فیلتراسیون غشایی گزینه ای پاک تر محسوب می شود اما غشاهای پلیمری معمولاً دارای منافذ نامنظم هستند. این منافذ در طول زمان تغییر شکل می دهند یا تخریب می شوند و کارایی آنها را محدود می کنند.
برای حل این مشکلات پژوهشگران کلاس جدیدی از غشاهای کریستالی بسیار انتخاب گر با نام POMbranes طراحی کردند. این غشا دارای منافذی حدود یک نانومتر است یعنی هزاران بار نازک تر از یک تار مو. برای ساخت یک غشای عملی نیاز بود میلیاردها از این ساختارهای حلقه ای در یک لایه پیوسته و بدون نقص قرار گیرند. پژوهشگران برای این کار زنجیره های شیمیایی انعطاف پذیر را به این خوشه ها متصل کردند.
وقتی این خوشه های اصلاح شده روی آب قرار گرفتند به طور طبیعی پخش شده و یک فیلم فوق نازک در مقیاس وسیع تشکیل دادند. با تغییر طول زنجیره ها گروه تحقیق توانست میزان فشردگی این ساختارها را کنترل کند. به گفته پژوهشگران این کار باعث شد مولکول ها تنها از مسیر باز عبور کنند یعنی همان حفره های یک نانومتری موجود در هر خوشه.
آزمایش ها نشان داد این غشاها می توانند مولکول هایی را که تنها ۱۰۰ تا ۲۰۰ دالتون اختلاف وزن دارند از هم تشخیص دهند. این دقت در غشاهای پلیمری بسیار دشوار است. پژوهشگران اعلام کردند این فناوری حدود ۱۰ برابر عملکرد جداسازی بهتری نسبت به فناوری های فعلی دارد. این غشاها انعطاف پذیر و پایدار و قابل تولید در مقیاس بزرگ هستند.
به گزارش ایسنا؛ این فناوری می تواند برای صنایع نساجی و داروسازی بسیار مهم باشد. صنعت نساجی حجم زیادی از فاضلاب آلوده تولید می کند و حذف رنگ ها و بازیافت آب همواره چالش بزرگی بوده است. این غشاها می توانند مولکول های رنگ را جدا کرده و اجازه دهند آب دوباره استفاده شود. در تولید دارو نیز فرآیندهایی مانند تصفیه و بازیافت حلال ها بسیار انرژی بر هستند. غشاهای بسیار انتخاب گر می توانند این مصرف انرژی را کاهش دهند و در عین حال استانداردهای سخت گیرانه کیفیت را حفظ کنند. این پژوهش نشان می دهد چگونه الهام گرفتن از طبیعت و کنترل دقیق در مقیاس مولکولی می تواند به فناوری هایی منجر شود که هم بهره وری را افزایش می دهند و هم به کاهش مصرف انرژی کمک می کنند.
پایگاه خبری جریان/ جریان آنلاین (/)