کمبود جهانی آب به دلیل بی‌ثباتی آب و هوایی و دسترسی ناکافی به آب شیرین، به ویژه در کشورهای کم آب، تشدید می‌شود. به دلیل فراوانی آب دریا، نمک‌زدایی به عنوان منبع مهمی از آب شیرین ظهور کرده است. اگرچه روش‌های مرسوم نمک‌زدایی، مانند اسمز معکوس، آب دریا را به طور مؤثر تصفیه می‌کنند، اما در استفاده از شورابه‌های صنعتی بسیار شور، پساب‌های شیمیایی غلیظ و آب تولید شده از نفت و گاز با محدودیت‌هایی مواجه می‌شوند. این جریان‌ها اغلب باعث گرفتگی یا آسیب به غشاهای موجود می‌شوند و گزینه‌های تصفیه مقرون به صرفه و قابل دوام بسیار کمی را برای صنایع باقی می‌گذارند. تقطیر غشایی (MD)، که فقط به بخار اجازه عبور از غشاها را می‌دهد، جایگزین امیدوارکننده‌ای برای این جداسازی‌های چالش‌برانگیز ارائه می‌دهد.
محققان آزمایشگاه غشای آب و انرژی در دانشگاه نفت و مواد معدنی ملک فهد در عربستان سعودی، غشاهای مبتنی بر پلی‌آمید را برای تقطیر غشایی توسعه داده‌اند که بر سه مشکل اساسی در غشاهای تصفیه آب و جداسازی گاز غلبه می‌کنند:
- نیاز به مواد شیمیایی تشکیل‌دهنده منافذ که از بازیافت جلوگیری می‌کنند
- تخریب عملکرد به دلیل خیس شدن منافذ و گرفتگی
- تضاد ذاتی بین شار آب بالا و گزینش‌پذیری.
این غشاها در مقایسه با غشاهای تجاری، نرخ شار آب بالاتری را به دست می‌آورند و در عین حال، بیش از 99.9٪ دفع نمک را برای محلول‌های حاوی 70000 ppm نمک محلول، تقریباً دو برابر شوری آب دریا، حفظ می‌کنند. از همه مهم‌تر، آنها قابل بازیافت هستند و از تجمع زباله در محل‌های دفن زباله جلوگیری می‌کنند.
این مطالعات پیشرفت سیستماتیک از نوآوری در مواد به ساخت پایدار و بهینه‌سازی هوشمند را نشان می‌دهند. ابتدا، پلی‌آمیدها را به عنوان یک ماده اساسی برای غشاهای MD در نمک‌زدایی معرفی کردند که شار بالا و دفع پایدار را بدون تکیه بر افزودنی‌ها ارائه می‌دهند. سپس ساختارهای قابل بازیافت و مهندسی سطح شده که از طریق روش‌های پاک‌تر و مقیاس‌پذیر ساخته شده‌اند، معرفی شد. و در نهایت، محققان نشان می‌دهند که چگونه هوش مصنوعی می‌تواند عملیات را بهینه کند و شکاف بین نمونه‌های اولیه آزمایشگاهی و سیستم‌های هوشمند و آماده برای استفاده در میدان را پر کند. عملکرد استثنایی غشاها، آنها را برای کاربردهای صنعتی متنوع، از جمله تولید مواد شیمیایی، تولید دارو و عملیات نساجی که فاضلاب با نمک‌های محلول بالا و آلاینده‌های آلی تولید می‌کنند، مناسب می‌سازد. به عنوان مثال، در استخراج لیتیوم، که در آن حوضچه‌های تبخیر خورشیدی به ۱۲ تا ۱۸ ماه زمان نیاز دارند، تقطیر غشایی می‌تواند این فرآیند را به طور قابل توجهی تسریع کند و در عین حال آب قابل استفاده مجدد را بازیابی کند و مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی را ارائه دهد.
این تیم قصد دارد سیستم‌های تقطیر غشایی را با منابع حرارتی تجدیدپذیر و پلتفرم‌های نظارت دیجیتال ادغام کند تا اطمینان حاصل شود که آنها نه تنها مؤثر، بلکه سازگار و پایدار نیز هستند. این نوآوری‌ها در تقطیر غشایی پلی‌آمید، چیزی بیش از موفقیت آزمایشگاهی هستند. آنها مسیری ملموس به سوی امنیت پایدار آب هستند و زمینه را برای نسل بعدی سیستم‌های نمک‌زدایی که قادر به برآورده کردن یکی از فوری‌ترین نیازهای جهان هستند، فراهم می‌کنند.
