Under denna månad Fysikvärlden , Jason Reese, Weir professor i termodynamik och vätskemekanik vid University of Strathclyde, beskriver den roll som kolnanorör (CNT) kan spela för avsaltning av vatten, tillhandahålla en möjlig lösning på problemet med att världens ständigt växande befolkning kräver mer och mer färskt dricksvatten.
Globala befolkningsprognoser tyder på att den globala efterfrågan på vatten kommer att öka med en tredjedel före 2030.
Men med mer än en miljard människor som redan upplever dricksvattenbrist, och med en potential 3-4 o C temperaturökning och efterföljande omfördelning av nederbördsmönster, saker kommer sannolikt att bli ännu värre.
CNT-i huvudsak ark av ett atom tjockt kol rullat i cylindrar-har undersökts av Reese och hans forskargrupp, med hjälp av datasimuleringar, som ett nytt sätt att hantera denna utmaning och omvandla rikligt havsvatten till rent, rent dricksvatten.
Deras teknik är baserad på osmosprocessen - den naturliga rörelsen av vatten från ett område med låg koncentration av lösta ämnen över ett permeabelt membran till ett område med hög koncentration. Men precis som med de flesta befintliga vattenavsaltningsanläggningar, Reeses teknik använder faktiskt den motsatta processen med "omvänd osmos" där vatten rör sig i motsatt riktning, lämnar saltvattnet rent.
Man kan tänka sig en stor tank med vatten, separerade i två sektioner med ett permeabelt membran, med ena halvan som innehåller färskt vatten och den andra halvan med havsvatten. Den naturliga rörelsen av vatten skulle flytta från färskvattensidan till havsvattensidan för att försöka späda ut havsvattnet och neutralisera koncentrationerna.
Men i omvänd osmos appliceras ett stort tryck på tankens havsvattensida, som vänder processen, får vatten att flytta in i färskvattensidan och lämna saltet bakom.
Även om denna process kan ta bort nödvändigt salt och mineralinnehåll från vattnet, det är otroligt ineffektivt och att producera högtrycket är dyrt.
Reese har, dock, visat att CNT realistiskt kan förvänta sig att ha vattenpermeabilitet 20 gånger den för moderna kommersiella omvänd osmosmembran, reducerar kraftigt kostnaderna och energin som krävs för avsaltning. Dessutom, CNT är mycket effektiva för att avvisa saltjoner, mer eftersom specifika kemiska grupper kan kopplas till dem för att skapa en specifik "gatekeeper" -funktion.
Som Reese skriver, "Den heliga gralen för avsaltning av omvänd osmos kombinerar höga vattentransporthastigheter med effektiv avstötning av saltjoner. Medan många frågor fortfarande återstår, den spännande potentialen hos membran i nanorör att transformera avsaltning och vattenreningsprocesser är tydlig, och är en mycket verklig och socialt progressiv användning av nanoteknik. "
