Yeni Tuzsuzlaştırma Membranı Su ve Lityum Üretebiliyor
Fotoğraf : Deniz suyundan lityumu ayırabilen metal organik kafes yapılarının taramalı elektron mikroskopu görüntüsü.
Deniz suyu faydalı minerallerden oluşan karmaşık bir kokteyl gibidir. Bu nedenle belirli bir minerali ayırmak oldukça zordur. Bugünlerde, Avusturalya ve Amerika’dan bilim insanları deniz suyunu içme suyu haline getirirken bir yandan da içeriğindeki lityumu batarya yapımında kullanmak üzere ayırabilecek bir tuzsuzlaştırma tekniği geliştirdiler.
Bu prosesin anahtarı metal organik kafes yapıları (MOF) adı verilen bilinen tüm malzemelerden daha geniş dahili yüzey alanına sahip malzemelerdir. Katlanmamış haldeki MOFların sadece tek bir gramı bile bir futbol sahasını kaplamaya yetebilir. MOFların özel iç yapıları ise molekülleri yakalamak, saklamak ve salıvermek için mükemmeldir. Yapılan son çalışmalar MOFların karbon emisyon süngerleri, yüksek hassasiyetteki kimyasal sensörler ve su filtrelerinde kullanılabileceğini gösteriyor.
Hali hazırda su filtrasyonu için kullanılan en yaygın yöntem olarak ters ozmoz membranları karşımıza çıkıyor. Bu membranların gözenek boyutları su moleküllerini geçirecek kadar büyük ancak kirletici molekülleri geçirmeyecek kadar küçük. Bu sistemlerin dezavantajı ise suyun oldukça yüksek basınçta pompalanmasını gerektirmeleri.
Diğer yandan MOF membranlar daha seçici ve verimli olabiliyor. Monash University, CSIRO ve University of Texas‘tan araştırmacılardan oluşan bir grup aynen böyle bir membran geliştirdi. Bu tasarım aslında biyolojik hücre zarlarının seçici geçirgen özelliğinden esinleniyor. MOFlar belirli iyonları teşhis ederek geçmelerine izin veriyor. Daha da iyisi, bu filtreler suyun güçlü bir biçimde itilmesine gerek duymadıkları için enerjiden de tasarruf ediyor.
Çalışmanın yazarlarından Huanting Wang bu çalışmalarının suyun tuzsuzlaştırılmasında kullanılabileceğini söylüyor. “Mevcut yüksek maliyetli ve enerji yoğun proseslere alternatif olarak, daha sürdürülebilir be daha enerji verimli bir çözüm geliştirilebilir”.
Ancak MOF membranın tek son ürünü temiz su olmayacak. Lityum-iyon bataryaların akıllı telefonlardan arabalara her yerde kullanılması sayesinde, lityum artık en yüksek rabet gören elementlerden biri olarak görülüyor. Bu iyonlar süngerimsi bir yapıda yakalanmaya hazır bir şekilde geride kalacaklar.
Wang; “Deniz suyunda bol miktarda lityum bulunuyor. Mevcut durumda ise kayalardan ve kayaçlardan lityumun ayırılması yetersiz verimdeki kimyasal süreçler ile yürütülüyor. Lityuma olan küresel talep her geçen gün artıyor. Bu membranlar lityumu deniz suyundan yüksek verimlilikle ayırabilmek için oldukça basit ve kolay uygulanabilir bir yol” diyor.
Bu teknik, hidrolik kırılma gibi endüstriyel proseslerden doğan atık suyun filtrelenmesi için de kullanılabilir.
Çalışmanın ortak yazarlarından Benny Freeman Texas’taki atık suların lityum açısından zengin olduğunu belirtiyor. “Bizimki gibi ileri ayırıcı malzeme konseptleri bu atık rezervini bir kaynak geri dönüşüm imkanı haline getirebilir”.
Araştırmacılar, MOFların lityum seçiciliğini nasıl daha etkin hale getirebilecekleri üzerinde çalışmaya devam etmeyi planlıyorlar.
Bu araştırma, Journal Science Advances’da yayınlanmıştır.
Fotoğraf : newatlas.com
