Углеродные нанотрубки превращают морскую воду в питьевую

Согласно опубликованному в Science исследованию, нанотрубки похожи на белки, которые используются для фильтрации воды в живых клетках, но в шесть раз эффективнее. Хотя нанотрубки не использовались для опреснения реальной морской воды, исследователи выяснили, что это возможно. Для этого необходимо увеличить прочность нанотрубок, чтобы они выдержали более высокое давление.

Идея появилась после изучения природных белков под названием аквапорины, говорит профессор Калифорнийского университета Мерсед Александр Ной. Аквапорины обнаружены во всем человеческом теле: они используются для транспортировки воды через мембраны и фильтрации ионов, чтобы клетки могли оставаться здоровыми. Аквапорины проводят молекулы воды по каналам шириной всего лишь 0,3 нанометра, создавая сверхбыстрый поток воды и отфильтровывая все ионы.

Аквапорины, однако, трудно использовать в системах искусственной фильтрации, потому что белки довольно хрупкие и трудно воспроизводятся, говорит Зузанна Сиви, профессор физики и астрономии из Калифорнийского университета в Ирвайне. Поэтому Ной и другие исследователи решили использовать прочные углеродные нанотрубки. Шириной всего 0,8 нанометра они точно так же, как аквапорины, проводят молекулы воды через канал, только в шесть раз быстрее.

Аквапорины медленнее, потому что отфильтровывают все ионы, включая протоны. Для этого молекулы воды переворачиваются на 180 градусов в каналах аквапоринов, и эта химическая реакция замедляет молекулы. Ной говорит, что углеродные нанотрубки не отфильтровывают протоны, что позволяет быстрее фильтровать воду.

Тем не менее, нанотрубки даже с ограниченным, по сравнению с белками, функционалом можно использовать для опреснения морской воды. Со временем, их можно будет встроить в мембраны, которые удаляют ионы из морской воды и превращают ее в питьевую.

Другие ученые тоже создавали углеродные нанотрубки для фильтрации воды, но они были больше и не могли транспортировать воду так быстро, как аквапорины, говорит Сиви. По ее мнению нанотрубки, описанные в последнем исследовании, конкурируют с самой природой.

В Сингапуре началось строительство первого в мире опреснительного завода, который будет способен обрабатывать, как соленую морскую воду, так и пресную из соседнего водохранилища одновременно, экономя энергию во время дождей. Закончить строительство планируется в 2020 году.