חוקרים מאוניברסיטת תל אביב גילו שיטה חדשה להפרדת יונים שונים בסביבה מימית, על פי מקדם הדיפוזיה שלהם באמצעות מערכת ראצ'ט חשמלית. לדבי החוקרים, המחקר יכול לשפר בצורה משמעותית את היעילות האנרגטית של תהליכים דוגמת סינון מים לשתייה, הוצאת מתכות כבדות ממי שתייה, קצירת ליתיום ממי ים ועוד.
המחקר נערך על ידי הדוקטורנט אלון הרמן, בהובלת ד"ר גדעון שגב מבית הספר להנדסת חשמל באוניברסיטת תל אביב, ופורסם בכתב העת “PRX Energy”. המחקר נערך בשיתוף פעולה עם פרופ' שיין ארדו מ-UC Irvine ופרופ' ג'ואל אגר מ- Lawrence Berkeley National Laboratory.
כולנו מכירים בעובדה שיש חומרים שונים במי השתייה שלנו. חלקם, דוגמת מגנזיום ואשלגן רצויים ביותר לשמירה על חיוניות גופנו, עם זאת, לעיתים יש חלקיקים דוגמת עופרת העלולים להזיק לבריאותנו. ארגון הבריאות עולמי מתווה חוקים לפיהם נקבעים "מים ראויים לשתייה". עולם המדע מנסה כבר שנים רבות לייעל את תהליך מיון היונים (חלקיקים טעונים) במים ולמצוא דרך להפריד את החלקיקים המזיקים.
ד"ר שגב הסביר: "במחקרנו, השתמשנו במנגנון הנקרא 'ראצ'ט אלקטרוני'. הראנו כי ניתן להשתמש במנגנון זה כדי לגרום ליונים לנוע בכיוונים הפוכים במים אפילו אם יש להם מטען דומה וכך להפריד אותם. המטרה היא בסופו של דבר לבנות מיכל ובו יש ממברנה, מעין מחיצה מפרידה בין שני תאים אשר בה כיוון המעבר של יונים נקבע על פי מקדם פיזיקלי המכונה 'מקדם דיפוזיה', כלומר, כמה מהר יגיב היון הטעון לשדה חשמלי. לחומרים שונים יש מקדם דיפוזיה שונה, ואנו עושים שימוש בתכונה זו בכדי להפריד אותם. עד היום, חוקרים הצליחו להסיע את היונים באותו כיוון בלבד, או פיתחו שיטות אחרות ופחות סלקטיביות לסינון החומרים, היכולת שלנו להפריד אותם לשני כיוונים שונים היא פריצת דרך משמעותית".
ד"ר שגב הוסיף: "הצלחנו לפתח תיאוריה ולייצר מודל פיסיקלי שיתאים לאפליקציות רבות ומגוונות - סינון עופרת לטיפול במים, סינון ליתיום ומיצויו לשם יצירת סוללות ועוד שימושים רבים. לאחרונה, מועצת המחקר האירופית (ERC) העניקה לנו 1.6 מיליון יורו על מנת לייצר אבטיפוס בחמש השנים הקרובות שיוכל למיין ולרכז יונים בתמיסות מלח שונות. אני מאמין ומקווה שבמחקרנו העתידי נצליח ליישם ולייצר אבטיפוס שיסלול את הדרך לפתירת בעיות רבות בעולמות הבריאות והאנרגיה".
