Vědci se snaží přijít na nový způsob filtrace vody

Dánsko - K výrobě počítačových čipů je zapotřebí voda. Nicméně tato voda musí být extrémně čistá bez jakýchkoliv minerálů, uhlíkových částic a plynů. Její výroba je tak poměrně nákladnou a složitou záležitostí, proto se snaží vědci v Kodani najít nový způsob filtrace. Odfiltrovat dva miliony litrů vody totiž dnes stojí asi 30 tisíc eur. Nová technologie pomocí aquaporinů by mohla umožnit lacinější výrobu a tím i široké využití v nejrůznějších oborech.

Tato speciální voda je nezbytná při výrobě křemíkových desek do televizorů, mobilů či počítačů, avšak na vyčištění jedné desky je zapotřebí více než dva tisíce litrů této ultračisté vody. Například v Duisburgu ovšem celé zařízení na filtraci zabere téměř jednu místnost. Nejdříve se odstraňují malé částice, pak soli. Poté se pomocí UV záření likvidují uhličitany a nakonec plynné částice.

„Celková cena za vyčištění vody se skládá jednak z ceny za pramenitou vodu a pak z ceny za elektrickou energii, které se spotřebuje velké množství. A kromě toho jsou nezbytné samozřejmě chemikálie, třeba prostředky na analýzu vody, kterou musíme provádět průběžně,“ uvedl Klaus Debusmann z Fraunhofer Institutu.

Pomoci může nový projekt Membaq

Vědci z Technické univerzity v Kodani se snaží vymyslet jiný způsob čištění. Nový evropský projekt se jmenuje Membaq a zaměřuje se na metodu, která využívá proteiny aquaporiny. V přírodě se najdou ve všech druzích buněk a fungují jako vodní kanály v nano velikosti. „Řekněme, že naše práce je vzít tyto proteiny z jejich přirozeného prostředí a přesadit je do světa uměle vytvořeného se strukturou napodobující přírodu – simulujeme buněčnou membránu. Zároveň vytváříme matrici, na které se shlukuje velké množství proteinů a fungují pak jako vodní filtr,“ představil projekt profesor Claus Helix Nielsen.

Aquaporiny fungují jako potrubní systém buněk. Zajišťují vysoce účinný a zároveň selektivní způsob dopravy vody, kterým projdou jen molekuly H20. „Teoreticky je možné, že aquaporiny budou fungovat jako filtr a získáme ultračistou vodu. Skrze ně projde jen voda a nic než voda. Jsou tu ale ještě těžkosti – jde o proces probíhající doslova v nanorozměrech,“ vysvětlil proces profesor Peter Agre z Univerzita Johna Hopkinse v americkém Baltimore, který za objev těchto proteinů dostal v roce 2003 Nobelovu cenu.

Hlavním úkolem pro vědce bude nyní vytvořit odolnou membránu větších rozměrů, protože aquaporiny jsou částice nepatrné velikosti. Profesor Nielsen dále doplnil: „Vyvíjíme úplně novou technologii. Všechny možnosti využití ultračisté vody nám ještě ani nejsou známé.“ Vědci se snaží vytvořit novou proteinovou membránu tím, že laserem vypalují nepatrné otvory do teflonového filmu. Mikrostruktura membrány připomíná síť, kterou zaplní kapičky aquaporinů zachycené v obalu z lipidů. Druhé, spodní lůžko, je z hydrogelu a zpevňuje konstrukci sítě. Hydrogel je pružný materiál, který připomíná tkáň. Testy ukazují, že dokáže zpevnit síť, aniž by bránil proudění vody. Právě poréznost je ale nejdříve potřeba chemicky upravit a pak průběžně testovat ve speciálním zařízení pod tlakem kolem pěti až deseti atmosfér.

Čištění vody by se mohlo využít i ve vesmíru

Budoucnost využití nové proteinové sítě je velice široká. Ultračistá voda by se mohla používat nejen na výrobu počítačových čipů, ale zároveň by mohla sloužit jako prostředek k filtraci použité vody ve vesmíru. Dnes totiž stojí transport jednoho litru pitné vody na vesmírnou stanici 12 tisíc euro. A filtrovat odpadní vodu tak, aby byla zase pitná, je zázrak, který by mohl jednoho dne zachránit naši planetu.

Filtrace vody
Filtrace vody