År 2025, två tredjedelar av världens befolkning kan uppleva sötvattenbrist. För att ta itu med denna fråga, forskare från University of Notre Dame har identifierat ett nytt lösningsmedel - en jonisk vätska - som förbättrar en ny avsaltningsteknik:riktad lösningsmedelsextraktion.

Riktad lösningsmedelsextraktion använder ett lösningsmedel för att extrahera sötvatten från en saltlösningskälla med låg temperatur termisk energi. Detta innebär att extraktionstekniken potentiellt kan använda spillvärme, eller värme som produceras som en biprodukt av annat arbete, och solvärme.

"Problemet med den nuvarande riktade lösningsmedelsutvinningstekniken är att de lösningsmedel som tidigare använts har mycket låg effektivitet och mängden sötvatten som utvinns är begränsad, "sa Tengfei Luo, professor vid Institutionen för rymd- och maskinteknik och motsvarande författare till studien. "Den nya joniska vätskan vi upptäckte har visat sig vara 10 gånger effektivare än andra lösningsmedel som används för tekniken."

Publicerad i en studie från Naturkommunikation , Notre Dame -forskare fann att avsaltning av lösningsmedelsextraktion med den nya joniska vätskan förbrukar liknande energi för att vända osmos och mycket mindre energi än termisk avsaltning, som båda är ledande avsaltningsmetoder. Jämfört med dessa andra metoder, Fördelen med att använda riktad lösningsmedelsextraktion är att det inte kräver vare sig ett membran, vilket kan bli dyrt, eller hög temperatur termisk energi.

För att hitta det mest effektiva materialet, forskarna utformade, syntetiserade och testade en serie joniska vätskor, styrd av molekylära simuleringar, för att förstå vilket lösningsmedel som fungerade bättre för avsaltning och varför.

"Joniska vätskor ger en utmärkt, syntetiskt flexibelt ramverk för att ställa in de fysikaliska egenskaperna hos riktade lösningsmedel, gör dem till idealiska kandidater för sådana uppgiftsspecifika applikationer, "sa Brandon Ashfeld, docent vid Institutionen för kemi och biokemi och medförfattare till studien.

Nästa i denna forskning, teamet kommer att överväga sätt att minska kostnaden för den joniska vätskan och hur man kan öka dess produktion. De kommer också att överväga hur man konstruerar ett kontinuerligt system för att skala upp från sina ursprungliga experiment.

"Nu när vi har hittat en jonisk vätska som har visat sig förbättra produktiviteten för riktad lösningsmedelsextraktion som avsaltningsteknik, det finns en klar potential för att denna teknik ska tillämpas i den verkliga världen, sa Luo.

"Potentialen för joniska vätskor att fungera som riktade lösningsmedel vid riktade lösningsmedelsuttag kan drastiskt förändra våra nuvarande tillvägagångssätt för att rena vattenresurser som är avgörande för att säkerställa miljömässig hållbarhet, sa Ashfeld.