Proces reverzne osmoze se pokazao kao najsavremenija metoda za uklanjanje soli iz morske vode i povećanje pristupa čistoj vodi. Ostale primene uključuju tretman otpadnih voda i proizvodnju energije.
Sada tim istraživača otkriva u novoj studiji da je standardno objašnjenje kako funkcioniše reverzna osmoza – ono koje je prihvaćeno više od pet decenija – fundamentalno pogrešno. U tom procesu, istraživači nude alternativnu teoriju. Osim ispravljanja zapisa, ovi uvidi bi mogli dovesti do efikasnije upotrebe reverzne osmoze. Rezultati studije, koju je predvodila laboratorija prof. Menahema Elimeleha, objavljeni su u časopisu Science Advances.
Reverzna osmoza – tehnologija koja je prvi put korišćena 1960-ih – uklanja so i nečistoće iz vode propuštanjem vode kroz polupropusnu membranu, koja omogućava vodi da prođe dok blokira zagađivače. Da bi objasnili kako tačno funkcioniše, istraživači su koristili teoriju rastvora-difuzije. Ova teorija pretpostavlja da se molekuli vode rastvaraju i difunduju kroz membranu putem gradijenta koncentracije – to jest, molekuli se kreću od oblasti visoke koncentracije ka mestima gde ima manje molekula. Iako je ova teorija široko prihvaćena više od 50 godina i čak se uči u udžbenicima, Elimeleh je rekao da već dugo ima pitanja o tome.
„Neke od pretpostavki nemaju nikakvog smisla“, rekao je Elimelech, profesor hemijskog i ekološkog inženjerstva Sterling. Na primer, rekao je on, teorija se delimično zasniva na ideji da je pritisak preko membrane konstantan. „Kad god imate protok vode kroz bilo koji porozni materijal, uvek postoji pad pritiska.“
Da bi stekli bolji osećaj uključene fizike, istraživački tim – koji je uključivao naučnike sa Univerziteta Viskonsin-Medison i Teksaškog tehničkog univerziteta – uradio je kombinaciju eksperimenata i kompjuterskih simulacija. Konkretno, koristili su simulacije kretanja molekula, koje su otkrile da je transport vode vođen promenama pritiska unutar membrana. Oni dalje pokazuju da molekuli vode putuju kao klasteri kroz mrežu pora u membrani. Ovo je u suprotnosti sa konvencionalnom teorijom zasnovanom na modelu rastvor-difuzije, koji pretpostavlja da se molekuli vode odvajaju jedan od drugog u membranama.
Kao dodatak kompjuterskim simulacijama, naučnici su izveli eksperimente koji su im omogućili da posmatraju vodu koja prolazi kroz membrane. Rezultati su pokazali da način na koji voda prožima membranu zavisi od veličine pora membrane, veličine molekula vode i viskoziteta vode. Ovo takođe nije bilo u skladu sa modelom rastvora-difuzije.
Sve u svemu, simulacije i eksperimenti su pokazali da, umesto da se pokreće koncentracijom molekula, reverzna osmoza se pokreće promenama pritiska unutar membrane.
Pošto su prethodna merenja vezana za reverznu osmozu bila zasnovana na pogrešnom razumevanju iste na molekularnom nivou, rekao je Elimelec, mnogi pokušaji da se unapredi ovo polje naišli su na ćorsokak. Imati precizniju teoriju za objašnjenje reverzne osmoze, rekao je, moglo bi otvoriti put ka razvoju efikasnijih materijala i tehnika za poboljšanje procesa.
