Araştırmacılar, Tuz ve Metal İyonlarının Sudan Geri Kazanımı için Etkili ve Sürdürülebilir Bir Yol Keşfetti
Monash Üniversitesi, CSIRO ve Austin Üniversitesi’nin Science Advances’de yayınlanan ortak araştırması, dünyadaki iki milyar insanın temiz ve güvenli içme suyundan yoksun olmasına yeni bir çözüm sunabilir.
(CSIRO-Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation-Avustralya’daki bilimsel araştırmadan sorumlu olan Avustralya Federal Hükümeti’nin bağımsız bir ajans)
Her şey, bilinen herhangi bir maddenin en büyük iç yüzey alanına sahip, şaşırtıcı yeni nesil bir malzeme olan metal-organik yapı iskeletlerine (MOF’ler) indirgenir. Sünger benzeri kristaller kimyasal bileşikleri yakalamak, depolamak ve serbest bırakmak için kullanılabilir. Bu durumda, sudaki tuz ve iyonlardır.
Dr. Huacheng Zhang, Profesör Huanting Wang ve Doçent Zhe Liu ve Avustralya Melbourne’daki Monash Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’ndeki ekipleri, CSIRO’dan Dr.Anita Hill ve McKetta Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü’nden Profesör Benny Freeman’ın işbirliğiyle keşfedilmiştir ki MOF membranları organik hücre membranlarının süzme işlevini ya da iyon seçiciliğini taklit edebilir.
İleriki geliştirmelerle birlikte, bu membranlar deniz suyundan tuzların uzaklaştırılması ve metal iyonlarının etkin ve maliyet açısından verimli bir şekilde ayrılması, su ve maden endüstrileri için devrim niteliğinde yeni bir teknolojik yaklaşım sunan, ikili işlevleri yerine getirme konusunda önemli potansiyele sahiptir.
Günümüzde, ters osmoz membranları, dünyanın desalinasyon (suyun tuzdan arındırılması) kapasitesinin yarısından ve çoğu su arıtma sürecinin son aşamasından sorumludur, ancak bu membranların enerji tüketimi 2-3 katı artış göstermektedir. Ters osmoz membranları iyonların dehidrasyonu veya 2003 yılında Kimya alanında Nobel Ödülü alan Roderick MacKinnon ve Peter Agre’nin çalışma konusu olan biyolojik kanallardaki seçici iyon taşınması prensipleri üzerinde işlemezler ve bu nedenle önemli sınırlamalara sahiptir.
Madencilik endüstrisinde, değerli metalleri geri kazanmanın yanında su kirliliğini azaltmak için de membran prosesleri geliştirilmektedir. Örneğin, lityum-iyon piller şu anda mobil elektronik cihazlar için en popüler güç kaynağı olmasına karşın, mevcut tüketim oranlarında, tuzlu sudan ve atık prosesinden geri kazanım gibi geleneksel olmayan kaynaklardan lityum üretimine ihtiyaç duyulması muhtemel bir talebin artması söz konusudur. Ekonomik ve teknolojik olarak mümkünse, bu tür kompleks bir sıvı sistemden lityumun doğrudan ekstraksiyonu ve saflaştırılması, ciddi ekonomik etkilere sahip olacaktır
Bu yenilikler bu araştırma sayesinde şuan mümkündür. Monash Üniversitesi Profesörü Huanting Wang “Bulgularımızı suyun tuzdan arındırılmasına ilişkin zorlukları çözmek için kullanabiliriz. Bu araştırma, mevcut pahalı ve enerji yoğun proseslere bel bağlamak yerine, tuz iyonlarını sudan, çok daha verimli ve çevre dostu sürdürülebilir bir şekilde uzaklaştırma potansiyelini ortaya çıkarmaktadır.” diyor.
“Ayrıca, bu yalnızca bir başlangıçtır. Bu membranların lityum iyon seçiciliğinin bundan başka nasıl uygulanabileceğini araştırmaya devam edeceğiz. Lityum iyonları miktarı deniz suyunda çok fazladır, bu nedenle, mevcut madencilik endüstrisi için kayalardan ve deniz suyundan lityumun alınması için verimsiz kimyasal işlemler uygulanmaktadır. Elektronikler ve piller için gerekli lityumun küresel talebi çok yüksektir. Bu membranlar, bol miktarda ve kolayca erişilebilen bir kaynak olan deniz suyundan lityum iyonu sağlamanın çok etkili bir yolunu sunmaktadır.”
CSIRO’dan Dr.Anita Hill, MOF(metal-organik yapı iskeletleri)’ın artan bilimsel anlayışına dayanarak, araştırmanın yeni nesil materyaller için bir başka potansiyel gerçek kullanım sunabileceğini söylüyor. Dr Hill, “Sürdürülebilir su filtrasyonu için MOF’lerin kullanılması ihtimali, kamuya açık iyi bir perspektiften inanılmaz derecede heyecan verici olsa da, global talebin karşılanması için lityum iyonlarının daha iyi bir şekilde çıkarılabilmesi Avustralya için yeni endüstriler yaratabilir” dedi.
Teksas Üniversitesi profesörü Benny Freeman, Teksas’taki şist(killi yapraktaşı) gazı alanlarından üretilen suyun lityum açısından zengin olduğunu belirtiyor. “Bunun gibi gelişmiş ayırma malzemeleri, potansiyel olarak bu atık akışını bir kaynak geri kazanma fırsatına dönüştürebilir. Monash ve CSIRO’nun bu seçkin meslektaşları ile Birleşik Devletler Fulbright Komisyonu aracılığıyla, Federal Fen Bilimleri ve Endüstriyel Araştırma Kurumu (CSIRO) tarafından desteklenen çalışmada çalışmaktan büyük bir memnuniyet duydum.”
Kaynak : phys.org
