Nach Angaben der Vereinten Nationen haben 783 Millionen Menschen auf der Welt keinen Zugang zu sauberem Wasser. Während die Frischwasserversorgung weiterhin zur Neige geht, haben Forscher daran gearbeitet, Salzwasser in Trinkwasser umzuwandeln. Ein Team von Wissenschaftlern der Universität von Manchester, Großbritannien, hat ein Sieb auf Graphenbasis entwickelt, mit dem Salz aus dem Meerwasser entfernt werden kann, um sauberes Trinkwasser zu erhalten. Die Forschung wurde in der Zeitschrift Nature Nanotechnology veröffentlicht.
Graphen ist ein hexagonales Netzwerk einer einzelnen Schicht von Kohlenstoffatomen. Es ist bekanntermaßen das leichteste und stärkste verfügbare Material. Aufgrund seines Widerstands und seiner elektrischen Leitungseigenschaften ist es eines der wertvollsten Materialien für eine Vielzahl von Anwendungen. Das von Dr. Rahul Nair geleitete Forschungsteam hat bei der Entwicklung des Meerwassersiebs ein chemisches Derivat von Graphenoxid verwendet.
Graphen ist in großen Mengen schwer herzustellen, aber Graphenoxid ist anders. Dr. Nair sagt: „Graphenoxid kann durch einfache Oxidation im Labor hergestellt werden. Als Tinte oder Lösung können wir sie auf einem Substrat oder porösem Material zusammensetzen. Dann können wir es als Membran verwenden. In Bezug auf Skalierbarkeit und Materialkosten hat Graphenoxid einen potenziellen Vorteil gegenüber einschichtigem Graphen. “
Graphenoxidmembranen wurden bereits erfolgreich eingesetzt, um Nanopartikel, organische Moleküle und große Salze aus Wasser zu sieben. Die im Meerwasser üblichen Salze sind jedoch so klein, dass noch kleinere Löcher gesiebt werden müssen. Es wurde beobachtet, dass Graphenoxidmembranen beim Eintauchen in Wasser quellen. Dadurch können die kleinsten Salze mit dem Wasser mitlaufen.
Das Team stellte fest, dass eine Schicht aus Epoxid-Rosinen auf beiden Seiten des Bildschirms die Ausdehnung der Löcher verhindern kann, indem die Schwellung eingeschränkt wird. Dies stoppt den Fluss von Salzmolekülen durch die Membran. Wissenschaftler können sogar die Menge an Salz anpassen, die sie weitergeben möchten. Dr. Nair sagte: „Wassermoleküle können einzeln passieren, Natriumchlorid jedoch nicht. Sie brauchen immer die Hilfe von Wassermolekülen. Die Größe der Wasserschicht um das Salz ist größer als die Größe des Kanals, so dass es nicht passieren kann. “
Heutige Entsalzungsprozesse verwenden Membranen auf Polymerbasis, und dies ist das erste Mal, dass eine Demonstration einer Technologie gezeigt wurde, die die Porengröße steuern kann. Die Technologie wurde noch nicht mit den auf dem Markt erhältlichen Entsalzungsmethoden der neuesten Generation verglichen. Die Haltbarkeit der Membranen muss ebenfalls nachgewiesen werden, da Salze und andere biologische Materialien die Leistung nicht beeinträchtigen. Es ist viel mehr Arbeit erforderlich, bevor die Membranen im kommerziellen Maßstab kostengünstig hergestellt werden können.
