En ny process för vattenfiltrering med koldioxid förbrukar tusen gånger mindre energi än konventionella metoder, vetenskaplig forskning publicerad nyligen har visat.

Forskningen leddes av Dr Orest Shardt från University of Limerick, Irland tillsammans med Dr Sangwoo Shin (nu vid University of Hawaii, Manoa), medan de var postdoktorala forskare vid Princeton University (USA) förra året.

Med den globala efterfrågan på rent vatten ökar, det finns ett fortsatt behov av att förbättra prestandan för vattenreningsprocesser. Dr Shardt förväntar sig att denna nya metod som använder CO2 kan tillämpas i en mängd olika industrier som gruvdrift, mat och dryck produktion, läkemedelstillverkning och vattenrening.

Forskningen, publicerad i vetenskaplig tidskrift med öppen tillgång Naturkommunikation , indikerar att den nya processen lätt kan skalas upp, "Att föreslå tekniken kan vara särskilt fördelaktigt i både utvecklings- och utvecklade världar". Den nya metoden skulle också kunna användas för att ta bort bakterier och virus utan klorering eller ultraviolett behandling.

"Vi är i ett tidigt skede av att utveckla detta koncept. Så småningom, denna nya metod skulle kunna användas för att rena vatten för mänsklig konsumtion eller för att behandla avloppsvatten från industrianläggningar, " sa Dr Shardt.

För närvarande, vattenfiltreringstekniker som mikrofiltrering eller ultrafiltrering använder porösa membran för att avlägsna suspenderade partiklar och lösta ämnen. Dessa processer fångar och tar bort suspenderade partiklar, som fint silt, genom att tvinga suspensionen genom ett poröst material med spalter som är mindre än partiklarna. Energi måste slösas bort för att övervinna friktionen med att trycka vattnet genom dessa små passager. Dessa typer av filtreringsprocesser har nackdelar såsom höga pumpkostnader och ett behov av periodiskt utbyte av membranen på grund av nedsmutsning. Forskningen av Drs Shardt och Shin visar en alternativ membranlös metod för att separera suspenderade partiklar som fungerar genom att exponera den kolloidala suspensionen för CO2.

"Demonstrationsanordningen är gjord av en standard silikonpolymer, ett material som är vanligt förekommande inom mikrofluidikforskning och liknande det som används i hushållsfogmassa. Även om vi ännu inte har analyserat kapital- och driftskostnaderna för en uppskalad process baserad på vår enhet, den låga pumpenergin det kräver, bara 0,1 % av konventionella filtreringsmetoder, föreslår att processen förtjänar ytterligare forskning, sa Dr Shardt.

"Vad vi behöver göra nu är att studera effekterna av olika föreningar, såsom salter och löst organiskt material som finns i naturligt och industriellt vatten för att förstå vilken inverkan de kommer att ha på processen. Detta kan påverka hur vi optimerar driftförhållandena, designa flödeskanalen, och skala upp processen, " han fortsatte.

Sedan han gick med i 86 miljoner euro Bernal Institute vid University of Limerick i september förra året, Dr Shardt fortsätter sin forskning om matematisk modellering och simulering av vattenreningsprocessen och de fysiska fenomen som den bygger på.

"Som en ny ankomst till Irland, Jag söker nu motiverade doktorander att arbeta med mig inom detta område. Jag är säker på att kreativa studenter kommer att hitta nya sätt att förbättra processen och tillämpa den på oväntade sätt, " avslutade Dr Shardt.