UNSW-onderzoekers gebruiken 'wondermateriaal' grafeen om duurzame energie op te wekken in gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties.

UNSW-wetenschappers die een grafeenfilter hebben ontwikkeld om de kwaliteit van drinkwater te verbeteren, hebben een nieuwe toepassing ontdekt voor de zeer dunne vorm van koolstof:het vermogen van grafeen om methaan te zuiveren uit biogas dat wordt geproduceerd in afvalwaterinstallaties.

Het onderzoeksteam, onder leiding van Dr. Rakesh Joshi van de UNSW School of Materials Science and Engineering, heeft op laboratoriumschaal aangetoond dat grafeenmembranen kunnen worden gebruikt om methaan te extraheren dat aanwezig is in biogas dat ontstaat tijdens de afbraak van organische materialen in afvalwaterinstallaties.

Het onderzoek geeft aan dat het mogelijk is om methaan uit biogas te zuiveren in een afvalwaterzuiveringsinstallatieomgeving, het creëren van een potentiële bron van hernieuwbare energie. biogas, een mengsel van methaan en andere onzuiverheden, wordt geproduceerd tijdens anaërobe vergisting in afvalwaterzuivering - het proces waarbij bacteriën biologisch afbreekbaar materiaal scheiden.

"We werken nauw samen met Sydney Water om deze bevindingen om te zetten in een retrofitbare technologie voor afvalwaterzuiveringsinstallaties, "Zei Dr. Joshi. "Grafeen, een dunne laag koolstofatomen die zich vormt in een honingraatpatroon, wordt beschouwd als een wondermateriaal dat sterker is dan staal. Ons team richt zich op grafeenonderzoek om innovatieve oplossingen te genereren die de industrie kan gebruiken."

UNSW's grafeenteam, in samenwerking met Sydney Water, heeft al met succes een op grafeen gebaseerd, filter op laboratoriumschaal die meer dan 99% van de alomtegenwoordige natuurlijke organische stof kan verwijderen die achterblijft tijdens de conventionele behandeling van drinkwater.

"Het laatste onderzoek van onze groep geeft aan dat het mogelijk is om grafeen te gebruiken om methaan te extraheren en te verfijnen, zodat het kan worden gerecycled en hergebruikt als energiebron. ' zei dokter Joshi.

Dr. Heri Bustamante, Hoofdwetenschapper in behandeling bij Sydney Water, zei dat er behoefte was aan het ontwikkelen van meer kosteneffectieve en gemakkelijker te bedienen technologieën om het waardevolle methaan in biogas te zuiveren.

"Sydney Water gebruikt momenteel biogas dat wordt geproduceerd in het afvalwaterzuiveringsproces om energie op te wekken. Het gebruik van grafeen zal het mogelijk maken om meer methaan af te vangen om potentiële toepassingen uit te breiden die verder gaan dan de vereisten van Sydney Water. De productie van methaan om bussen van brandstof te voorzien zou een potentieel toekomstig gebruik kunnen zijn, bijvoorbeeld, " zei Dr. Bustamante. "Dit zou bijdragen aan het potentieel van het creëren van een circulaire economie in Sydney Water."

Dr. Joshi zei:"Dit is positief nieuws voor de afvalwater- en hernieuwbare energie-industrie, aangezien het mogelijk zal zijn om het gezuiverde methaan voor andere toepassingen te gebruiken. De op grafeen gebaseerde membranen tonen de verwijdering van koolstofdioxide uit het mengsel van gassen."

in 2018, het team voerde tests uit op monsters van de Nepean Water Filtration Plant van Sydney Water in West-Sydney met als resultaat dat bijna 100% van het natuurlijke organische materiaal werd verwijderd terwijl de hoge waterstroom bij atmosferische druk gehandhaafd bleef. Elke dag, Sydney Water levert 1,5 miljard liter drinkwater dat wordt behandeld in een van de negen waterfiltratie-installaties, of de ontziltingsinstallatie.

Het team van Dr. Joshi heeft de afgelopen vier jaar met Sydney Water samengewerkt om een ​​grafeenmembraanontwerp te ontwikkelen dat nu wordt opgeschaald voor commercialisering. De verwachting is dat de grafeenmembranen binnen vijf jaar klaar zullen zijn voor plantproeven in Sydney Water.