El canal de agua artificial de UT Austin tiene una nanoarquitectura orgánica formadora de grupos que transporta rápidamente moléculas de agua a través de una membrana selectiva.

Beneficios

  • Menores costes
  • Eficiente

Visa

  • Sistemas de desalación
  • Filtración de agua
  • Tratamiento de aguas residuales

Objetivos de desarrollo sostenible de la ONU abordados

  • Meta 6: Agua Limpia y Saneamiento

  • Objetivo 13: Acción Climática

El Desafío

Las tecnologías basadas en membranas juegan un papel importante en la eficiencia de la purificación y desalinización del agua, ya que muchas plantas de desalinización funcionan mediante ósmosis inversa. En la ósmosis inversa, se ejerce presión sobre el agua salada, empujándola a través de una membrana semipermeable. A medida que el agua pasa a través de la membrana, la mayoría de las sales e impurezas disueltas quedan atrás. Sin embargo, las membranas sintéticas utilizadas en la desalinización están bastante limitadas por el compromiso entre permeabilidad y selectividad; las membranas altamente permeables que permiten que las moléculas pasen rápidamente a través de la membrana pueden no separar la sal y las impurezas por completo.

Detalles de la innovación

Los canales de agua artificiales están construidos con moléculas sintéticas inspiradas en la estructura de las acuaporinas altamente selectivas y altamente permeables en las membranas biológicas. En los canales de agua artificiales, una nanoarquitectura orgánica llamada híbrido[4]areno con péptidos adjuntos, o PAH[4], forma grupos y canales dentro de las membranas lipídicas, proporcionando caminos para la penetración selectiva del agua. Las moléculas de agua pasan a través de estos canales formando “cables de agua”, densas cadenas de moléculas que se mueven rápidamente, como un tren y sus vagones. Los canales selectivos tienen tasas de eficiencia comparables a las de los canales de agua de acuaporina natural, lo que produce una membrana de separación de alto rendimiento y eficiencia energética.

Historia de biomimética

Las acuaporinas son una familia de proteínas que se encuentran en todos los reinos de la vida. Al formar túneles estrechos cargados positivamente a través de las membranas celulares, permiten que las moléculas de agua pasen mientras excluyen a la mayoría de las otras moléculas. Esto permite que las células regulen la cantidad de agua que entra y sale de ellas.