ساخت ممبران های کارآمدتر به کمک طبیعت

تکنولوژی تولید ممبران

محققان آزمایشگاه­های ملی ساندیا[1] در تلاش برای ایجاد فناوری جدیدی که می تواند آب شور و فاضلاب را به آب شیرین تبدیل کند، به طبیعت روی آوردند.

سوزان رمپ[2] و استفان پرسیوال[3]، دانشمند علوم مواد در ساندیا، با استفاده از ساختاری پروتئینی از جلبک­ها، غشای جدیدی تولید کردند. رمپ و پرسیوال از طریق تحقیقات خود دریافتند که یون های مثبت مانند سدیم زمانی که اسید آمینه فنیل آلانین[4] و یک غشای الکترودیالیز با هم ترکیب شوند، بهتر جذب می شوند.

اگر به درستی افزایش یابد، محققان می­گویند فرآیند نمک زدایی مورد استفاده در تحقیقات آنها می­تواند مؤثرتر از اسمز معکوس و سایر اشکال الکترودیالیز باشد.

رمپ، یکی از مهندسان بیولوژِیک آزمایشگاه ملی ساندیا، می­گوید که افزایش مناسب می­تواند منجر به هزینه ساخت پایین و هزینه اجرایی بسیار کمتر نسبت به روش­های جایگزین شود. اما این تکنولوژی می­تواند به کدام صنعت کمک کند؟

رمپ می­گوید که این روش در تولید نفت و گاز می­تواند به کار گرفته شود به طوری که آب را می­توان برای بازیابی نفت یا چیزهای مختلف به درون آن هدایت کرد. و هنگامی که آب بیرون می­آید، پر از نمک بوده و در حدود10 برابر شورتر از آب دریا خواهد بود.

آب در شکست هیدرولیکی – که به نام فرکینگ نیز شناخته می شود – برای کمک به ایجاد نقاط جدید در چاه نفت و گاز و ایجاد سرعت جریان کارآمدتر استفاده می­شود. گاهی اوقات آب مصرفی به دلیل شور بودن در زیر زمین مدفون می­شود.

رابرت مک انتایر[5]، سخنگوی انجمن نفت و گاز نیومکزیکو، می­گوید: برخی از اپراتورهای نفت و گاز به سمت بازیافت یا استفاده مجدد از آب برای تولید انرژی حرکت کرده­اند. او می­گوید که صنعت از ایده­های جدید در مورد چگونگی تبدیل آب نمک به آب شیرین استقبال می­کند.

مک انتایر می­گوید: ما در چندین سال گذشته شاهد بوده­ایم که بسیاری از اپراتورها به سمت بازیافت آب رفته­اند و به سمت استفاده مجدد از آب و شیوه­های نوآورانه مدیریت آب برای کاهش میزان دفع یا تزریق آب شور رفته­اند. او ادامه می­دهد: این نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از این تحقیقات، که برای نیومکزیکو بسیار مناسب بوده، برای کمک به کارهایی که در سایر بخش‌های ایالت انجام می‌دهیم، استفاده کرد.

این احتمال وجود دارد که این غشاء به خنک کردن مراکز داده نیز کمک کند، که معمولاً از آب شیرین در این فرآیند استفاده می­کنند. اما به عقیده پرسیوال در حال حاضر، این خیلی دور از ذهن است. او گفت: اولین فکر من این است که آنها احتمالاً به آب با کیفیت خوب برای عملیات خنک کننده نیاز دارند، اما بدون دانستن جزئیات بیشتر نمی­توانم بگویم که آیا آب تصفیه شده به وسیله­ی غشاهای مورد بحث، استانداردها را برآورده می کند یا خیر. با این حال، من فکر می­کنم که از آنجایی که آنها باید اطمینان حاصل کنند که همچنان با قوانین زیست محیطی در مورد تخلیه فاضلاب مطابقت دارند، می توان از این غشاها برای تصفیه کردن پساب سیستم خنک کننده­ی مراکز، استفاده کرد.

ایده این غشاء با تحقیق رمپ در مورد چنلرودوپسین[6]، پروتئینی که یون‌ها را انتقال می‌دهد، آغاز شد. او در تحقیقات خود دریافت که این پروتئین فنیل آلانین را در مسیر انتقال یون خود حمل می­کند که به اندازه کافی با یون های سدیم برهم­کنش دارند و آنها را پایدار کند. این موضوع باعث شد پرسیوال، فنیل آلانین را به روشی کنترل شده آزمایش کند.

پرسیوال این یافته­ها را با فرو بردن یک غشای متخلخل در یک محلول با بار مثبت قبل از شستشو و فرو بردن دوباره آن در محلول با بار منفی آزمایش کرد. او این کار را با فنیل آلانین و بدون فنیل آلانین انجام داد و چگونگی اثر اسید آمینه بر غشا را ارزیابی کرد. درآزمایش کنترل ‌شده، پرسیوال دریافت که غشای محافظ با فنیل آلانین مؤثرتر است و یون‌های دارای بار مثبت را با سرعت بیشتری جذب می­کند. او اعلام کرد: اندازه غشاهایی که ما ساخته ایم در مقیاس بسیار کوچک هستند و فکر می­کنم که این موضوع مسیر را برای تحقیقات بیشتر در این زمینه باز می­کند.


[1] Sandra National Laboratories

[2] Susan Rempe

[3] Stephen Percival

[4] Phenylalanine

[5] Robert McEntyre

[6] Channelrhodopsin

منبع

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

Call Now Button