Grafeenoxidemembranen hebben veel aandacht getrokken als veelbelovende kandidaten voor nieuwe filtratietechnologieën. Nu is de veelgevraagde ontwikkeling bereikt om membranen te maken die gewone zouten kunnen zeven.

Nieuw onderzoek toont het reële potentieel aan van het leveren van schoon drinkwater aan miljoenen mensen die moeite hebben om toegang te krijgen tot voldoende schoon water.

De nieuwe bevindingen van een groep wetenschappers van de Universiteit van Manchester zijn vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Nanotechnologie . Eerder hebben grafeenoxidemembranen een opwindend potentieel getoond voor gasscheiding en waterfiltratie.

Grafeenoxidemembranen ontwikkeld door het National Graphene Institute hebben al het potentieel aangetoond om kleine nanodeeltjes uit te filteren, organische moleculen, en zelfs grote zouten. Tot nu, echter, ze konden niet worden gebruikt voor het zeven van gewone zouten die worden gebruikt in ontziltingstechnologieën, waarvoor nog kleinere zeven nodig zijn.

Uit eerder onderzoek aan de Universiteit van Manchester bleek dat als het in water wordt ondergedompeld, grafeenoxidemembranen worden licht gezwollen en kleinere zouten stromen samen met water door het membraan, maar grotere ionen of moleculen worden geblokkeerd.

De groep uit Manchester heeft deze grafeenmembranen nu verder ontwikkeld en een strategie gevonden om het zwellen van het membraan bij blootstelling aan water te voorkomen. De poriegrootte in het membraan kan nauwkeurig worden gecontroleerd, waardoor gewone zouten uit zout water kunnen worden gezeefd en het veilig is om te drinken.

Aangezien de effecten van klimaatverandering de watervoorziening van moderne steden blijven verminderen, rijke moderne landen investeren ook in ontziltingstechnologieën. Na de zware overstromingen in Californië zoeken ook grote rijke steden steeds meer naar alternatieve wateroplossingen.

Wanneer de gewone zouten worden opgelost in water, ze vormen altijd een 'schil' van watermoleculen rond de zoutmoleculen. Hierdoor kunnen de kleine haarvaten van de grafeenoxidemembranen voorkomen dat het zout met het water meestroomt. Watermoleculen kunnen door de membraanbarrière gaan en abnormaal snel stromen, wat ideaal is voor toepassing van deze membranen voor ontzilting.

Professor Rahul Nair, aan de Universiteit van Manchester zei:"Realisatie van schaalbare membranen met uniforme poriegrootte tot op atomaire schaal is een belangrijke stap voorwaarts en zal nieuwe mogelijkheden openen voor het verbeteren van de efficiëntie van ontziltingstechnologie.

"Dit is het eerste duidelijke experiment in dit regime. We laten ook zien dat er realistische mogelijkheden zijn om de beschreven aanpak op te schalen en op grafeen gebaseerde membranen massaal te produceren met de vereiste zeefgroottes."

De heer Jijo Abraham en dr. Vasu Siddeswara Kalangi waren de gezamenlijke hoofdauteurs van het onderzoekspaper:"De ontwikkelde membranen zijn niet alleen nuttig voor ontzilting, maar de afstembaarheid op atomaire schaal van de poriegrootte opent ook nieuwe mogelijkheden om membranen te fabriceren met on-demand filtratie die in staat zijn om ionen uit te filteren op basis van hun grootte," zei de heer Abraham.

Tegen 2025 verwacht de VN dat 14% van de wereldbevolking te maken zal krijgen met waterschaarste. Deze technologie heeft het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in de waterfiltratie over de hele wereld, met name in landen die zich geen grootschalige ontziltingsinstallaties kunnen veroorloven.

Het is te hopen dat grafeenoxidemembraansystemen op kleinere schaal kunnen worden gebouwd, waardoor deze technologie toegankelijk wordt voor landen die niet over de financiële infrastructuur beschikken om grote fabrieken te financieren zonder de opbrengst van geproduceerd zoet water in gevaar te brengen.