Pozrite si
Zásoby podzemných vôd sa stenčujú, čo zapríčiňuje otepľovanie atmosféry, odlesňovanie, intenzívne poľnohospodárstvo a ďalšie faktory. Slovensko stále oplýva bohatstvom zdrojov kvalitnej vody, ale mnohé krajiny s jej nedostatkom bojujú už dlho.
Nádejou je grafén
„Takmer tretina svetovej populácie, teda asi 2,1 miliardy ľudí, nemá čistú a bezpečnú pitnú vodu,“ uviedol vedec Dr. Dong Han Seo z austrálskej výskumnej spoločnosti CSIRO. „V dôsledku toho milióny ľudí – väčšinou deti – zomrú každoročne na choroby spojené s nedostatočným zásobovaním vodou, sanitáciou a hygienou.
Práve CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation ) by mohla pomôcť túto neradostnú situáciu zmeniť. V magazíne Nature Communications totiž jej vedci publikovali výsledky prelomového výskumu, ktorý priniesol unikátnu membránu schopnú v jednom operačnom kroku vyčistiť aj silne kontaminovanú vodu tak, že sa stane pitnou.
Membrána je vytvorená z vlastnej špeciálne navrhnutej formy grafénu, ktorú nazvali „Graphair“. Oproti súčasne používaným metódam umožňuje čistenie vody jednoduchšie, efektívnejšie a rýchlejšie. Novú filtračnú techniku preverili pracovníci CSIRO tak, že po prechode vody z prístavu Sydney cez filter bola táto bezpečne pitná.
Hoci sa to v súvislosti s aktuálne publikovaným výskumom nespomína, spoločnosť CSIRO už skôr vzbudila pozornosť schopnosťou lacnejšej výroby grafénu.
(Grafén je špeciálna modifikácia uhlíka tvorená jedinou vrstvou atómov usporiadaných do mriežky s pravidelnou hexagonálnou štruktúrou, čo jej dodáva unikátne fyzikálne vlastnosti, najmä mechanickú pevnosť a vodivosť.)
Lacnejší „zázrak“ vďaka sóji
Bežne sa pásik grafénu vyrába vo vákuu za využitia vzácnych plynov pri vysokých teplotách. Celý proces trvá aj niekoľko hodín. Vedci z CSIRO však prišli s novým a lacnejším spôsobom jeho výroby – zo sójového oleja.
Nová technológia dokáže vyrobiť grafénovú fóliu bez potreby vákua v jednom kroku. Sójový olej sa pri pôsobení tepla v priebehu 30 minút rozloží na uhlíkové častice, potrebné pre tvorbu grafénu. Následne sa tieto štruktúry počas prudkého schladenia zachytia na niklový pásik.
Graphair môže byť perfektným filtrom na čistenie vody, V praxi môže nahradiť komplexné, zdĺhavé viacstupňové procesy, ktoré sú dnes nutnosťou, čistením v jednom kroku.
Grafén, ktorý je superpevným materiálom, je zvyčajne vodoodpudivý. Výskumníci CSIRO pomocou špeciálnej technológie upravili Graphair tak, že získal mikroskopické nanokanály. Tie prepustia molekuly vody, ale zastavujú znečisťujúce látky.
Ďalšou výhodou membrány z Graphairu je jednoduchosť, nižšia cena, rýchlejšie filtrovanie a šetrnosť k životnému prostrediu v porovnaní s grafénom.
Životaschopná technológia
Filtre požívané na čistenie vody v súčasnosti majú jeden nepríjemný nedostatok, ktorý znižuje efektivitu čistiacich procesov. Chemické a olejovité znečisťujúce látky časom vytvoria povlak, ktorý znižuje účinnosť vodných filtrov. Pred novou filtráciou musia byť najskôr znečisťujúce látky odstránené, čo spomaľuje a predražuje proces filtrácie.
Testy však ukázali, že membrány z Graphairu fungovali aj vtedy, keď boli potiahnuté nečistotami. Bez Graphairu sa rýchlosť filtrovania cez membrány znížila za 72 hodín na polovicu. Keď bol pridaný Graphair, membrány filtrovali podstatne viac kontaminujúcich látok (99% znečisťujúcich substancií bolo odstránených), pričom proces prebiehal rýchlejšie.
Technológia, ktorá dokáže vytvoriť čistú pitnú vodu v jednom kroku, vyžaduje podľa Dr Sea len teplo, špeciálny grafén, membránový filter a malé vodné čerpadlo. CSIRO dúfa, že v budúcom roku bude môcť spustiť pilotný projekt v niektorej komunite v rozvojovom svete.
Spoločnosť zároveň hľadá priemyselných partnerov, aby rozšírili technológiu tak, že sa bude dať použiť na filtrovanie vody pre domácnosti, alebo dokonca pre zásobovanie obcí a miest. Zároveň vedci skúmajú aj ďalšie aplikácie na báze uvedenej technológie, ako je odsoľovanie morskej vody a čistenie priemyslových odpadových vôd.
Zdroj