Grafeen zou kunnen helpen de energiekosten voor de productie van zwaar water en de sanering in kerncentrales meer dan honderd keer te verlagen in vergelijking met de huidige technologieën, Onderzoek van de Universiteit van Manchester wijst uit.

De nieuwe ontwikkeling zou kunnen leiden tot een vermindering van de CO2-uitstoot die gepaard gaat met de productie van zwaar water met wel een miljoen ton per jaar.

Schrijven in Natuurcommunicatie, een team van de Universiteit van Manchester onder leiding van Dr. Marcelo Lozada-Hidalgo demonstreerde volledig schaalbare prototypen van grafeenmembranen die zwaar water kunnen produceren.

Het onderzoek toont aan dat op grafeen gebaseerde membranen de productie van zwaar water efficiënter kunnen maken, leiden tot groenere en goedkopere kernenergie.

Het produceren van zwaar water dat de nucleaire industrie nodig heeft om schone energie op te wekken, is een kostbaar proces. Vanwege de unieke materiaaleigenschappen van grafeen heeft het de potentie om subatomaire deeltjes effectief te scheiden, waardoor dit proces efficiënter en kosteneffectiever wordt.

Het scheiden van waterstofisotopen is een enorme taak voor kernsplijting en toekomstige fusie-installaties. Jaarlijks worden duizenden tonnen isotopenmengsels verwerkt. Nog, het produceren van slechts 1 kg zwaar water verbruikt genoeg energie om een ​​gemiddeld Amerikaans huishouden een heel jaar van stroom te voorzien.

Dr. Lozada-Hidalgo, Onderzoekscollega van de Universiteit van Manchester zei:"Dit is een cruciale mijlpaal op de weg om deze revolutionaire technologie naar industriële toepassing te brengen.

"De potentiële winst is hoog genoeg om de introductie ervan te rechtvaardigen, zelfs in de zeer conservatieve nucleaire industrie."

Alleen vorig jaar, dezelfde groep onderzoekers ontdekte dat grafeen waterstofisotopen efficiënt kan zeven. Maar de industriële mogelijkheden van deze ontdekking werden niet geanalyseerd omdat er op dat moment geen membranen of fabricagemethoden waren die geschikt waren voor schaalbare productie.

Nutsvoorzieningen, de Manchester-groep ontwikkelde volledig schaalbare prototypemembranen en demonstreerde de isotopenscheiding in pilotschaalstudies. Ze ontdekten dat de hoge efficiëntie van de scheiding een aanzienlijke vermindering van de inputhoeveelheid van ruwe isotopenmengsels die moet worden verwerkt, mogelijk zou maken. Dit reduceert zowel de kapitaalkosten als de energiebehoefte.

Ze schatten dat er meer dan honderd keer minder energie nodig is om zwaar water te produceren in vergelijking met concurrerende technologieën - er worden zelfs grotere energiebesparingen verwacht voor tritiumontsmetting.

Mijnheer André Geim, toegevoegd:"Tritium dat vrijkomt uit zowel kerncentrales als als gevolg van milieurampen is een grote wereldwijde zorg.

"Wij geloven dat deze technologie de ecologische voetafdruk van toekomstige kerncentrales economisch kan transformeren."