Tasarlanmış Polimer Membranlar Su Arıtımı İçin Yeni Bir Seçenek Olabilir
Dünyanın tatlı su kaynakları yetersiz miktardadır. Birleşmiş Milletler’ e göre, tahminen 1,9 milyar insan su kıtlığı ile ve 2.1 milyar insan güvenli bir şekilde yönetilmeyen içme suyu hizmetleriyle birlikte yaşamaktadır. Su kıtlığının kritik noktaya ulaşması, bilim insanlarını deniz suyu, acı su ve atık su dahil olmak üzere yaygın olmayan kaynaklardan en iyi şekilde yararlanmak için yeni ve etkili yollar aramaya yöneltmiştir.
Çeşitli su kaynaklarından gelen kirletici maddeleri tuzdan arındırmak ve seçici olarak çıkarmak için bir filtre görevi gören polimer membranlar, su arıtımına yardımcı olmakta ancak bunların bazı kimyasal özelliklerini -çevre ve insan sağlığı için potansiyel risk olan özellikler- filtrelemek söz konusu olduğunda seçicilikleri önemli bir sorun olmaya devam etmektedir.
Notre Dame Üniversitesi ve Purdue Üniversitesi’ndeki kimya ve biyomolekül mühendisleri, su arıtma sistemleri için bir platform olarak hem özelleştirilebilir hem de tek tip gözenek boyutlarına izin veren kendinden montajlı blok polimer membranlar üzerinde çalışmışlardır. Nature Partner Journals – Clean Water’da yayınlanan bu çalışma, platformun su arıtma teknolojilerini geliştirme potansiyeline sahip olduğunu belirlemiştir.
Notre Dame’de Kimya ve Biyomolekoloji Mühendisliği Bölümü’nde doçent olan William Phillip, “Su arıtımı için son teknoloji ürünü membranların çoğu, su geçişi sırasında kirletici maddelerin filtrelenmesi amacıyla tasarlanmıştır. Bu yaklaşım, kimyasal benzerliğe dayanarak çözünmüş türlerin çıkarılması veya geri kazanılmasını sınırlamaktadır. Kendinden montajlı blok polimer membranlar hakkındaki heyecan verici şey, blok polimer moleküllerinin tasarımıyla membranın nanoyapı ve gözenekli zar kimyasının tasarımının yapılabilmesidir. Bu kabiliyetin, kimyasal benzerliğe dayanan türleri izole edebilecek ve böylece atık suların yeniden kullanılmasına yardımcı olabilecek çeşitli yeni ayırma mekanizmalarına yol gösterme potansiyeli vardır. ” demiştir.
Phillip ve araştırma ekibi, iyi tanımlanmış nanoyapısı ve işlevselliği nedeniyle blok polimer membranlarına odaklanmışlardır. Polimerin kimyasal özelliklerini, yüksek performanslı membranın geniş alanlarını oluşturmak, gözenek büyüklüğünü azaltmak ve çok özel gözenekli zar kimyasallarını, çözünmeye özgü ayırma için moleküler olarak tasarlamışlardır. Zarlar esas olarak su kaynağına ve gerekli iyileştirmeye bağlı olarak özelleştirilebilmektedirler.
Klor veya borik asit gibi belirli risklere karşı daha seçici ve daha dirençli olan ve mevcut son teknoloji seçeneklerine göre istenmeyen özellikleri ya da kirliliği barındırma konusunda daha az eğilimli olan membranlar, bu işlemi birkaç yönden iyileştirebilmektedirler. Sınırlı kaynakları olan ve uygun içme suyuna sahip olmayan popülasyonlar dikkate alınırken dünya çapındaki uygulamalar önem taşımaktadır.
Teknolojiyi laboratuvar ortamından uygulamaya geçirmek, önümüzdeki yıllarda ele alınacak fakat beraberinde bazı zorlukları da getirecektir. Bununla birlikte, araştırmacılar umutlu olduklarını belirterek, kendiliğinden monte edilmiş blok polimerleri üretmek için kullanılan tekniklerin bir çoğunun mevcut membran imalat uygulamalarıyla benzerlik göstermesi sayesinde bu teknolojiye geçiş yapılabilecektir.
Kaynak : sciencedaily.com
