Estudo de viabilidade de membranas à base de nanoestruturas para dessalinização da água

Abstract

Neste trabalho fora analisado o potencial de otimização de um sistema de osmose reversa a partir do aumento da permeabilidade da membrana. Por meio do melhoramento em uma ordem de grandeza na permeabilidade, fora reportado a possibilidade de redução de até 15% (SWRO - água marinha) e 24% (BWRO - água salobra) no custo energético da planta ou de 60% (SWRO) a 68% (BWRO) no número de vasos de pressão necessários para uma mesma produção de água filtrada. Em paralelo, estudos computacionais e experimentais recentes demonstram que uma nova descoberta científica pode levar ao aprimoramento do processo: o efeito do superfluxo da água quando confinada em nanotubos de carbono, nanoporos de grafeno e dissulfeto de molibdênio. As membranas nanoestruturadas reportadas possuem permeabilidades específicas muito superiores as membranas de osmose reversa convencionais e geram novas oportunidades para a redução dos custos de operação de dessalinização. A estrutura de multicamadas de folhas de MoS2 e grafeno oxidado se anunciam como as mais promissoras constituintes dessa membrana.

In order to evaluate how membrane permeability affects the performance in desalination, in this work the reverse osmosis desalination system was simulated and the potential is quantified in terms of improvements in membrane permeability. We find that increasing the membrane permeability by one order of magnitude would allow for 15% (SWRO - seawater) and 24% (BWRO - brackish water) less energy or 60% (SWRO) and 68% (BWRO) fewer pressure vessels with a given capacity. Besides that, recent computational and experimental studies have been performed and show that a scientific discovery can lead to process improvements: the ultrafast water transport in nanoconfinement environmental such as carbon nanotubes, graphene and molybdenum disulfide nanopores. In addition, these nanostructured membranes reportedly have much higher specific permeability than conventional RO membranes and hold the greatest potential to cause a reduction in desalination operating costs. The layer-stacked MoS2 and graphene oxide structures are announced as the most promising nanostructured membranes constituents.