Słodka woda, jeden z najważniejszych surowców potrzebnych ludziom, stanowi zaledwie 2,5% zasobów wodnych ziemi, przy czym eksploatacja znacznej części zasobów słodkiej wody jest niemożliwa z przyczyn technicznych lub nieopłacalna. Z tego powodu wciąż trwają prace nad bardziej efektywnymi sposobami odsalania wody. Badania laboratoryjne pokazują, że już wkrótce grafenowe filtry mogą być alternatywą dla stosunkowo drogich i energochłonnych technologii, jakie są wykorzystywane obecnie, dlatego powiązane pytanie zostało rozstrzygnięte na TAK.
Grafen ma szczególne predyspozycje, aby być materiałem filtracyjnym, ze względu na interesującą właściwość – jest on nieprzepuszczalny dla większości substancji z wyjątkiem wody. Podobnie zachowuje się pochodna tego interesującego materiału – tlenek grafenu. Ponadto, grafen jest wytrzymały mechanicznie, co sprawia, że membrany stworzone z jego wykorzystaniem mogą pracować przy znacznie większych ciśnieniach przepływającej przez nie wody, co przyspiesza procesy odsalania i oczyszczania. Aby jednak filtry oparte o grafen były jeszcze wydajniejsze, naukowcy prowadzą badania nad różnymi usprawnieniami.
Przykładowo, już w marcu 2013 naukowcy z firmy Lockheed Martin otrzymali patent na materiał o nazwie „Perforene”. Jest to grafenowa membrana, w której wykonano otwory o średnicy mniejszej niż 1nm. Pory te usprawniają przepływ cząsteczek wody, ale wciąż są wystarczająco małe, aby nie mogły się przez nie przecisnąć większe cząsteczki. Oprócz odsalania „Perforene” może służyć do selektywnego odzyskiwania określonych związków chemicznych z wody – wystarczy, aby naukowcy zmienili rozmiar porów, tak aby zaklinowywały się w nich cząsteczki danego typu.
Nad stworzeniem porowatego grafenu pracowali też naukowcy z Massachusetts Institute of Technology we współpracy z badaczami z Oak Ridge National Laboratory w Stanach Zjednoczonych oraz naukowcami z Arabii Saudyjskiej. W lutym 2014 roku poinformowali oni o opracowaniu metody tworzenia w grafenie porów, których rozmiar można kontrolować. Dotychczas wytworzone filtry są zbyt małe, aby być użytecznymi przy odsalaniu lub oczyszczaniu wody, ale mogą już znaleźć zastosowanie do oczyszczania produktów reakcji biochemicznych (np. reakcji z udziałem DNA).
Prace nad filtrami do odsalania wody są też prowadzone na University of Manchester pod kierownictwem Andre Geim'a, który wraz z Konstantinem Nowosiołowem za badania nad grafenem otrzymał w 2010 roku Nagrodę Nobla. Zespół badaczy z Anglii w lutym 2014 opublikował artykuł w czasopiśmie „Science”, w którym opisane są badania nad filtrem wykonanym z tlenku grafenu. Póki co, filtr umożliwia odsalanie stosunkowo szybkie, lecz nie tak skuteczne jak w przypadku filtrów grafenowych. Naukowcy zamierzają kontynuować badania – ich celem jest stworzenie filtra, który umożliwi otrzymanie szklanki wody pitnej po zaledwie kilku minutach ręcznego pompowania przez filtr wody morskiej. Ponadto, tlenek grafenu jest łatwiejszy i tańszy w produkcji niż czysty grafen, dlatego w zastosowaniach przemysłowych filtry wykonane z tej pochodnej grafenu mogą okazać się bardziej konkurencyjne.
Artykuł dotyczy rozstrzygnięcia zdarzenia Odsalanie wody morskiej I. Zachęcamy do dyskutowania artykułu i rozstrzygnięcia w komentarzach na stronie zdarzenia.
Bibliografia:
http://singularityhub.com/2014/03/11/can-graphene-oxide-filters-unlock-our-most-abundant-water-source/
http://www.lockheedmartin.com/us/news/press-releases/2013/march/lockheed-martin-achieves-patent-for-perforene-filtration-solutio.html
http://newsoffice.mit.edu/2014/how-to-create-selective-holes-in-graphene-0225
http://singularityhub.com/2014/03/11/can-graphene-oxide-filters-unlock-our-most-abundant-water-source/
Powrót
