Grafenowe membrany oczyszczą wodę
Brytyjscy naukowcy stworzyli sito oparte na grafenie pozwalające na usuwanie soli z wody morskiej. To rozwiązanie mogłoby pomóc milionom ludzi na całym świecie bez dostępu do czystej wody pitnej.
Zespół naukowców z Uniwersytetu w Manchesterze pod kierownictwem dr Rahula Nairiego opublikował w "Nature Nanotechnology" pracę pokazującą, że do budowy membran odsalających można wykorzystać tlenek grafenu. Do tej pory trudno było uzyskać pojedynczą warstwę grafenu stosując metody takie jak chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD). Stosowane obecnie ścieżki produkcyjne są dość kosztowne. Z drugiej strony tlenek grafenu może być uzyskany w prostej reakcji chemicznej w niemal każdym laboratorium.
- Jako tusz możemy nałożyć go na dowolne podłoże lub porowaty materiał, a następnie użyć jako membrany. Jeżeli chodzi o skalowalność i koszt materiału, tlenek grafenu ma potencjalną przewagę nad jednowarstwowym grafenem - powiedział dr Nair.
Jeżeli chodzi o jednowarstwowy grafen, to trzeba wywiercić w nim małe otwory, by uczynić go przepuszczalnym. Jeżeli wielkość otworu przekracza 1 nm, sole swobodnie przechodzą przez ten otwór. Trzeba zatem wykonać membranę z jednorodnymi otworami o średnicy mniejszej niż 1 nm, by materiał był użyteczny do odsalania. To niezwykle trudne zadanie.
Membrany tlenku grafenu już wcześniej wykazały swoją użyteczność w przesiewaniu niewielkich nanocząstek, cząsteczek organicznych, a nawet dużych soli. Ale do tej pory nie można było ich użyć do odfiltrowania wody morskiej, która wymagają użycia sit o drobnych oczkach. Poprzednie badania wykazały, że membrany tlenku grafenu lekko puchną po zanurzeniu w wodzie, umożliwiając przepływ drobniejszych soli przez pory. Teraz zespół dr Nairiergo wykazał, że pokrycie membrany z tlenkiem grafenu dodatkową warstwą żywicy epoksydeowej wystarcza, by zwiększyć efektywność bariery. Cząsteczki wody mogą przejść przez membranę, ale chlorek sodu już nie.
Grafenowe membrany odsalające mogą pomóc uzyskać pitną wodę w miejscach, w których jest do niej trudny dostęp. ONZ spodziewa się, że do 2025 r. 14 proc. ludności świata będzie cierpieć w powodu niedoboru wody. Ponieważ zmiany klimatyczne ograniczają miejskie dostawy wody, bogate kraje coraz częściej sięgają po technologie odsalania. Obecnie w tym procesie wykorzystuje się membrany polimerowe. Kolejny może być grafen.
