El desequilibrio entre la oferta y la demanda de agua potable da como resultado una crisis de sostenibilidad global. El Informe de las Naciones Unidas sobre la evolución de los recursos hídricos en el mundo revela que entre 2.000 y 3.000 millones de personas sufren escasez hídrica.

La desalinización de agua de mar mediante separación por membranas para obtener agua limpia ofrece un enfoque prometedor. Sin embargo,  la mayoría de las membranas están restringidas por el bajo flujo de agua porque la calidad de la membrana se ve comprometida por condiciones duras y/o procesos complejos, lo que lleva a una baja productividad de agua, eficiencia energética y uso de la membrana. Por ello, es fundamental desarrollar membranas desaladoras de alto flujo.

Recientemente, un grupo de investigación dirigido por el Prof. ZENG Gaofeng del Instituto de Investigación Avanzada de Shanghai (SARI) de la Academia China de Ciencias, en colaboración con el Prof. SHI Guosheng de la Universidad de Shanghai, desarrolló membranas compuestas de grafodiino y logró rechazos de sal casi completos y niveles ultra altos.

Los resultados se publicaron en  Nature Water  el 4 de septiembre.

Los investigadores fabricaron membranas de grafdiino estructuradas con nanoporos con un espesor submicrónico sobre fibras huecas porosas de Cu directamente a partir del monómero de hexaetinilbenceno mediante la reacción de acoplamiento cruzado Glaser-Hay en condiciones solvotérmicas suaves.

Las membranas de Graphdiyne exhibieron más del 99,9% de rechazo a pequeños iones de agua de mar y flujos de agua de 1 a 3 órdenes de magnitud más altos que las membranas comerciales, como las membranas de zeolita, las membranas de estructuras organometálicas y las membranas a base de grafeno. También mostraron una estabilidad fiable en las pruebas a largo plazo con agua hipersalina, agua de mar real y aguas que contienen contaminantes.

Los cálculos teóricos sugirieron que las interfaces de agua salina/grafdiino y agua salina/vapor contenían de 1 a 3 capas moleculares de agua pura sin sal, lo que contribuyó a los rechazos completos de sal en la membrana de grafodiino. A través de un modelo de canal Graphdiyne de dos capas, se lograron flujos de agua ultra elevados, lo que está en línea con las observaciones experimentales.

Estos hallazgos no solo proporcionan un método adaptativo para preparar membranas de grafdiino, sino que también indican el potencial de obtener otras membranas que contengan alcadiino con una metodología similar, que pueden usarse para la separación de membranas, la transferencia de iones y la conversión de energía.

 

Fuente: Nature Water