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
