Ion transport across nanocellulose-inorganic hybrid membranes Jontransport i nanocellulosa-oorganiska hybrida membraner This project aims at exploring the use of nanocellulose-inorganic hybrid membranes to study the transport of heavy metal ions and also protons. Nanocellulose is very attractive for the development of advanced functional hybrid materials based on naturally abundant biopolymers and inorganic nanomaterials. As such, these materials could be potentially exploited as inexpensive components for the fabrication of separation membranes. The work will be performed in close collaboration between the research groups lead by Assoc. Prof. Germán Salazar-Álvarez (Materials Chemistry, Stockholm University, Sweden) and Prof. Josefina de Gyves (Analytical Chemistry, UNAM, Mexico). The vision of this project is to serve as a first step towards introducing an abundant, inexpensive, and renewable nanomaterial to the Mexican group while learning from their experience in analytical methods. More specifically, the project will enable several researchers from Mexico to be a part of a joint research effort and obtain training in material characterization techniques, e.g. surface area measurements, atomic force microscopy (AFM), high resolution scanning electron microscopy (HRSEM), and transmission electron microscopy (TEM), and for scientists from Sweden to get training in electrochemical methods such as cyclic voltammetry, chronoamperometry, electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Naturen har visat hur kompositer som trä, ben, tänder och pärlemor kan kombinera imponerande mekaniska egenskaper med ändamålsenliga strukturella och funktionella egenskaper. Biologiska kompositer består av flera komponenter där strukturbildande biofibrer, proteiner och oorganiska komponenter kan återfinnas hos de flesta organismer. Av de strukturbildande polysackariderna har cellulosa som finns i t ex trä och bomull en särställning som den vanligaste biopolymeren i världen. Cellulosa framställs också i stora mängder av alger och t o m en del bakterier kan producera en porös cellulosa som är stark, lätt och hydrofil. Cellulosan är ett hierarkiskt material där små cylinderformade trådar, även kallad nanocellulosa, bildar dess minsta byggsten. Funktionalisering och strukturering av nanocellulosa röner idag ett stort intresse som ett förnyelsebart och billigt material för olika typer av funktionella och strukturella tillämpningar. Förutsättning för att utnyttja nanocellulosa i stor skala möjliggörs redan genom den industriella produktion av nanocellulosa från ved som nu sker i såväl Sverige som i andra länder. Det här projektet syftar till att utveckla funktionella oorganiska-nanocellulosakompositer. Denna typ av funktionella hybrider kan kombinera egenskaper som hög mekanisk styrka med transparens, töjbarhet, UV-absorbans och flamsäkerhet. Vi avser att framställa oorganisk-nanocellulosa hybridmembran med väl definierade struktur för separering och återvinning av joner (t ex tungmetaller och protoner) från vattenbaserade vätskor. Vi förväntar oss att bidra till problemlösning av kontaminering i vattenmassor med tungmetaller och återvinning av dyrbara metaller med ett billigt och förnyelsebart nanocellulosabaserad material. En del av projektet syftar även till utforskning av oorganiska-nanocellulosahybrider som membran i polymerelektrolytbränsleceller, material som förebådas bidra till en ren och förnyelsebar elproduktion. Arbetet kommer att utföras i nära samarbete mellan forskargrupper i Sverige och i Mexiko som leds av doc German Salazar-Alvarez (Stockholms universitet) och professor Josefina de Gyves (UNAM). Projektet gör det möjligt för flera forskare från Mexiko att få utbildning i avancerade metoder (främst elektronmikroskopi och synkrotron-baserad tekniker) och i gengäld för forskarna från Sverige att få insyn i problematik av tungmetall förorening och samtidigt få en fördjupad kunskap i elektrokemiska metoder.