Grafenové síto dovede zázraky. Kredit: University of Manchester.

Grafen a jeho deriváty dovedou ledacos. Poslední dobou si značnou pozornost získaly membrány z oxidu grafenu, jako velmi slibný materiál pro vývoj nových technologií filtrace. Teď se díky těmto materiálům pomalu dostáváme k vytoužené metě filtrace, kterou představuje odfiltrování solí z mořské vody.

V dnešní době postupujícího oteplování planety dochází v řadě míst ke ztenčování zásob dostupné vody. Proto stále vzrůstá poptávka po technologiích odsolování mořské vody. Té je na naší planetě poměrně dost. Nový výzkum materiálových vědců Manchesterské univerzity ukazuje, že už máme skutečně nadosah aplikace, které zajistí čistou pitnou vodu pro miliony lidí, bojujících každý den s nedostatkem vody. Badatelé navazují na předešlý výzkum, který již předvedl, že membrány z oxidu grafenu by mohly být opravdu skvělé pro separaci plynů a filtraci vody.

Rahul Raveendran Nair. Kredit: University of Manchester.

V manchesterském Národním institutu grafenu už vyvinuli membrány z oxidu grafenu, s nimiž vědci dokázali odfiltrovat malé nanočástice, organické molekuly, a dokonce i velké molekuly solí. Zatím ale ještě tyto membrány nebyly použity k filtrování běžných anorganických solí, které je nutné pro odsolení mořské vody. Takový postup totiž vyžaduje nanosíta s ještě o něco menšími oky přísně uniformní velikosti.

Manchesterský tým na tom zapracoval a výsledkem jejich snažení jsou membrány s přesně určenou (a velice malou) velikostí ok. S takovými membránami už lze odfiltrovat molekuly anorganických solí z vody a vyrobit tím normálně pitnou vodu.  Když jsou anorganické soli rozpuštěné ve vodě, tak jejich molekuly obklopuje shluk molekul vody. Díky tomu mohou membrány z oxidu grafenu zablokovat průchod solí nanokapilárami. Volné molekuly vody oproti tomu projdou skrz takovou membránu velmi rychle, což je pro aplikaci membrány v odsolování úplně ideální.

National Graphene Institute. Kredit: Charlotte61401 , Wikipedia

Šéf výzkumu Rahul Nair si pochvaluje, že vytvoření membrán s uniformní velikostí pórů, která je blízká velikosti atomů, představuje významný krok vpřed. Takové membrány by navíc bylo možné vyrábět ve velkém, což otevírá cestu k praktickým aplikacím membrán z oxidu grafenu v odsolovacích technologiích, i v jiných technologiích filtrace, například filtrace iontů přesně podle jejich velikosti. Podle Naira šlo o první přesvědčivý experiment s membránou takových vlastností. Badatelé zároveň předvedli, že je možné vyrábět membrány založené na grafenu s přesně určenou velikostí pórů o rozměrech blízkých atomům v průmyslovém měřítku.

Podle odhadů OSN bude v roce 2025 14 procent obyvatel planety pociťovat závažný nedostatek vody. Technologie odsolování s membránami z oxidu grafenu by se mohla stát průlomem ve filtraci vody po celém světě. Odborníci věří, že odsolovací zařízení s těmito membránami bude možné vyrábět i v podmínkách, kde chronicky scházejí finanční prostředky. Projevilo by se to především v chudých zemích, kde si nemohou dovolit výkonné továrny na odsolování mořské vody.

Video:  Graphene: Membranes and their practical applications


Literatura
University of Manchester 3. 4. 2017, Nature Nanotechnology 3. 4. 2017.