De nye vannfilterne kan gi to tusen ganger renere vann enn dagens kommersielle vannfiltre, ifølge en artikkel i tidsskriftet Nature Materials.

Et internasjonalt forskerteam ledet av Easan Sivaniah ved University of Cambridge i Storbritannia har utviklet metoden som gjør det mulig å lage de billige og effektive filtrene.

Ennå er metoden på forsøksstadiet, men ifølge forskerne skal det være mulig å bruke den i stor skala i industriell sammenheng, eller på landsbygda i fattige land.

Fra grovt til fint

Filtrering brukes også idag av mange kommunale vannverk i Norge, først og fremst til å fjerne større grumspartikler, som også kan inneholde giftige stoffer som tungmetaller.

I norske vannverk brukes imidlertid først og fremst filtrering gjennom sand. Slike filtre kan også til en viss grad fjerne bakterier. Men i dag desinfiseres også vannet med ultrafiolett lys og klor.

Virus er derimot mye mindre enn bakterier. Dermed må også porene i filteret være mindre for å sile dem ut.

Jo mindre porer, desto større vanntrykk må til for å holde gjennomstrømningen oppe. Høyere vanntrykk betyr høyere energiforbruk.

Men det er her den nye teknologien skiller seg ut.

De nye filtrene har nemlig forholdsvis store porer gjennom nesten hele tykkelsen av filteret. Bare på overflaten er porene små. Men det er likevel nok til å skille ut små partikler.

- Totaleffekten er effektiv filtrering som bare krever lavt trykk, skriver Easan Sivaniah i en e-post til forskning.no.

Avsalting av sjøvann

Ifølge artikkelen i Nature Materials har partikler ned til mellom en og to nanometer blitt silt ut med den nye metoden.

Men for å filtrere saltvann til ferskvann, må porene være enda mindre. Først da blir saltmolekylene stanset.

- Vi forsøker å presse teknologien videre, slik at den også kan brukes til avsalting, skriver Easan Sivaniah.

Bløte kuler

Metoden han har vært med på å utvikle, går ut på å lage små kuler eller bobler av et mykere plaststoff inne i tynne flak av et hardere plaststoff.

Så legges flere slike flak oppå hverandre, og belyses med ultrafiolett lys.

Da smelter de mange tynne flakene med det hardere plaststoffet sammen til et tykkere flak, og de mykere kulene inni brytes ned til et løselig organisk stoff.

Så tilsettes et løsningsmiddel, som trenger inn i kulene og oppløser stoffet inni dem. Dermed blir plaststoffet porøst, og kan fungere som en sil, eller et filter.

Osmose

Oppløsningen av de bløte kulene skjer ved en prosess som kalles osmose. Osmose har de fleste opplevd etter lang tid i badekaret. Huden blir oppsvellet og skrukkete.

Det som skjer, er at vannet trenger inn i hudcellene. Cellene har større konsentrasjon av salter inni seg enn vannet omkring. Dette fører til at vannet presser seg inn for å tynne ut saltkonsentrasjonen i cellene.

Vanntrykket inn mot cellene kalles osmotisk trykk. Det som kan skje med cellene, er at de sveller så mye at membranen sprekker.

Det samme skjer med de små bløte kulene inne i plastmembranen i filteret. De sprekker, og innholdet føres ut og vekk med løsemiddelet.

Prosessen tar bare noen minutter. Stoffene som brukes, er billige. Derfor håper forskerne at metoden kan gi økonomiske og effektive filtre for å rense vann i en verden hvor livets væske er i ferd med å bli en mangelvare.

Krever vedlikehold

Ett problem med vannfiltre er at det dannes belegg på dem. Derfor krever de godt vedlikehold. Dette kan gjøre det vanskelig å utnytte filtrene fullt ut i land med dårlig utbygd infrastruktur, som utviklingsland.

- Vi undersøker for tida hvordan filtrene kan utnyttes i større skala, og hvordan den langsiktige levedyktigheten er, så det er vanskelig å gi noe sikkert svar på denne innvendingen foreløpig, kommenterer Sivaniah.

De porøse membranene kan også brukes til annet enn filtrering av vann. De små hulrommene kan utnyttes til å lage lys av strøm ved kvantemekaniske fenomener, eller til å gå motsatt vei og lage strøm av lys i solcellepaneler.

Membranene kan trolig også brukes i brenselceller, som omdanner hydrogen og oksygen til vann og elektrisk strøm, for eksempel til elbiler.

Referanse:

Paul Zavala-Rivera et al: Collective osmotic shock in ordered materials, Nature Materials, doi: 10.1038/NMAT3179

Lenke:

Nettsiden til Easan Sivaniah, University of Cambridge