Sótalanítás grafénnal

A sótalanítás hagyományosan úgy történik, hogy egy fordított ozmózisnak nevezett folyamat során membránok segítségével kiszűrik a sót a vízből. Ehhez nagyon nagy nyomás és rengeteg energia szükséges.

Sótalanítás grafénnal

Az ivóvízzel való ellátottság a világ egyre több pontján jelent problémát, és a helyzet csak rosszabb lesz a népesség gyarapodásával. Az egyik legígéretesebb forrás a hiányok pótlására az óceánok gyakorlatilag kimeríthetetlen vízkészlete, a sótalanítási technológiák többsége azonban egyszerűen túl drága ahhoz, hogy széles körben elterjedhessen.

Az MIT kutatói azonban előálltak egy megoldással, amely hatékonyabb és remélhetőleg rövidesen olcsóbb is lehet, mint bármilyen eddigi módszer. Az új technológia korunk csodaanyagát, a grafént használná szűrőként a tengervíz sótalanítására. Az újításról beszámoló tanulmány a Nano Letters oldalain jelent meg. Jeffrey Grossman, a kutatás vezetőjének elmondása szerint nem sokan közelítik meg a problémát az anyagtudományok szemszögéből. Ő és kollégái az atomi szintű precizitás jegyében specifikus méretű lyukakkal ellátott grafénlapokat hoztak létre, egyelőre még csak a szimuláció szintjén.

A sótalanítás hagyományosan úgy történik, hogy egy fordított ozmózisnak nevezett folyamat során membránok segítségével kiszűrik a sót a vízből. Ehhez azonban nagyon nagy nyomás, és ennek nyomán rengeteg energia szükséges, mivel valamilyen módon át kell préselni a vizet a grafénnál ezerszer vastagabb membránokon. A jóval vékonyabb, de ugyanolyan, vagy még nagyobb hatékonysággal szűrő grafénlapnál ennek a nyomásnak a töredéke is elég, így sokkal olcsóbban tisztítható meg a tengervíz.

Az új módszer kulcsa, hogy a grafénlapon nagyon pontosan meg kell választani a létrehozandó lyukak méretét. A túl nagy pórusokon átmegy a só is, a túl kicsiken viszont a víz se tud áthaladni. Az ideális méret nagyjából egy nanométer, 0,7 nanométeres átmérőnél a vízmolekulák már nem képesek áthatolni a lyukon.

Más kutatócsoportok már hoztak létre lyukacsos grafénlapokat, azonban nagyon más méretekben és célokkal. Általában nagyobb pórusokkal dolgoztak, és DNS-hez hasonló nagyméretű molekulák vagy esetleg gázok szűrésére használták a rendszert. A korábban alkalmazott metódusok azonban nem elég precízek a sótalanításhoz szükséges apró lyukak létrehozásához. A kutatók szerint azonban léteznek olyan korszerűbb eljárások, amelyek működhetnek: ilyen biztató irány lehet a lapok hélium-ionokkal történő bombázása, egyes vegyi marató eljárások vagy önszerveződő struktúrák bevetése.

Egyelőre csak számítógépen létezik az új szűrő, de a kutatók a nyár folyamán el akarják készíteni a prototípust is. A grafén mostanában számos kutatás középpontjában áll, mivel nagyon sok területen alkalmazható, rendkívül kedvező tulajdonságokkal bíró anyagról van szó. Sokan dolgoznak azon is, hogyan lehetne belőle minél nagyobb mennyiségeket, minél olcsóbban előállítani. A grafén ráadásul a legtartósabb anyagok egyike, így sokat kibíró, hosszú ideig használható szűrők készíthetők majd belőle, amelyek biztosan többször annyi ideig bírják majd a strapát, mint a jelenleg használatos membránok, véli Grossman.

A sótalanításhoz használt anyagnak közel sem kell annyira tisztának lennie, mint az elektronikai vagy optikai célokra szánt grafén esetében elvárható. „Egy pár hiba egyáltalán nem számít, feltéve hogy nem nyit meg ellenőrizhetetlen méretű pórusokat” ‒ mondják a kutatók.

Joshua Schrier, a Harvard vegyészének elmondása szerint erre a megoldásra eddig senki sem gondolt, és a szimulációk kétségkívül rendkívül biztatóak. Problémát okozhat azonban a szűrő tényleges előállítása, főleg nagy mennyiségekben. Erre a jelenlegi eljárások egyike sem tűnik alkalmasnak, de a kecsegetető eredmények remélhetőleg kellő lendületet adnak az ezzel foglalkozó kutatásoknak is. Ha a gyártási gondokat sikerül megoldani, akkor az új szűrőrendszer hatalmas változásokat hozhat a sótalanítási iparágban.

 

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward