Nedostatek pitné vody je poměrně velký problém, proto se hledají levné a účinné cesty k odsolení mořské vody. Jednou z nových možností je využití porézních materiálů – MOFů.
Mořská voda obsahuje poměrně velké množství iontů, nejvyšší koncentraci mají chloridy (1,9 %) a sodné ionty (1,1 %).
Metall-Organic Frameworks (MOFs) jsou porézní materiály, sestávají z koordinačních polymerů, ve kterých jsou kovové ionty propojeny organickými ligandy (linkery).
MOFy vykazují vysokou porozitu, jejich měrný povrch se pohybuje ve stovkách m2.g-1. Jedná se o syntetické analoga zeolitů, vyrábí se převážně hydrotermálními, nebo obecněji solvotermálními metodami.
V publikaci[1,2] byl použit MOF ze skupiny MIL-53[3], konkrétně byl tvořen hlinitými ionty propojenými tereftalátovými linkery. Tento MOF je stabilní ve vodě, má vysoký měrný povrch a vhodnou velikost póru, také vykazuje tzv. dýchání (breathing effect), kdy dochází ke změnám objemu pórů v závislosti na nasorbované látce.
Do pórů tohoto MOFu byl navázán speciální akrylátový polymer obsahující spiropyran, což je látka, která po ozáření vhodným světlem přechází na tzv. zwitteriontovou formu. Zwitterionty jsou sloučeniny, které v molekule obsahují kladný i záporný náboj.[4] Klasickým příkladem jsou aminokyseliny, viz obr. 2.
Tento polymer ve své zwitteriontové formě dokáže pomocí elektrostatické interakce vázat ionty a poté je po přechodu do neiontové formy zase uvolnit.
Odsolování mořské vody probíhá tak, že se nechá voda protékat kolonou, ve které je upravený MOF (PSP-MIL-53) za tmy, příp. pod UV zářením. Regenerace je pak provedena zalitím MOFu vodou a ozářením umělým sluncem (v praxi se samozřejmě počítá s využitím přírodního slunečního záření), tím dojde k zániku nábojů a zachycené ionty se uvolní zpět do vody.
Poměr množství získané odsolené vody a vody pro regeneraci je závislý na počáteční koncentraci. V článku jsou popsány tři experimenty, při počáteční koncentraci 1 000 ppm NaCl ve vodě byli vědci schopni získat více než 80 ml čisté vody na gram MOFu a na regeneraci bylo nutné použít necelé 2 ml na gram. Pokud se ale posuneme na hodnoty odpovídající mořské vodě, tzn. ke 35 000 ppm, už to tak optimisticky nevychází, získáme jen cca 3 ml vody na gram MOFu, ale spotřeba na regeneraci je opět necelé 2 ml na gram.
Tato skupina MOFů, je do budoucna velmi perspektivní a mohla by sloužit jako levná a energeticky nenáročná cesta k odsolování vody, příp. dalším podobným aplikacím.