Un filtro di grafene trasforma l’acqua di mare in acqua potabile

Le sue numerose applicazioni hanno portato molti di noi a conoscenza del grafene come materiale del futuro. E, ora, un team di ricercatori del Regno Unito ha creato uno schermo basato su questo materiale che potrebbe risolvere una delle grandi sfide di questo secolo: la scarsità di acqua potabile.

Simile ad un setaccio, spiegano i ricercatori dell’Università di Manchester, questo schermo ha la capacità di filtrare il sale dell’acqua del mare. Questa invenzione potrebbe essere di grande aiuto per milioni di persone che non hanno accesso all’acqua potabile che, in base ai dati delle Nazioni Unite, rappresenta il 14% della popolazione mondiale per il 2025.

Produzione su scala

Uno dei problemi che occorre fronteggiare per sviluppare questo filtro è il poter produrlo su scala industriale.

Secondo lo studio pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology, questo ed altri ostacoli sono stati superati utilizzando un derivato chimico chiamato ossido di grafene. Identificato per la prima volta nel 2004, il grafene è costituito da un singolo strato di atomi di carbonio che rendono il materiale più fine e completamente diverso da quelli mai creati finora. Le sue proprietà insolite, come la resistenza alla trazione e la straordinaria conducibilità elettrica, ne fanno uno dei materiali più promettenti per applicazioni future.

Tuttavia, la sua produzione in grandi quantità con i metodi esistenti, quali la deposizione chimica del vapore, è difficile e costosa.

Invece, “l’ossido di grafene può essere prodotto dalla semplice ossidazione in laboratorio“, ha spiegato Rahul Nair, responsabile del gruppo di ricerca. “Possiamo creare un inchiostro o una soluzione su un substrato o materiale poroso e quindi utilizzarlo come una membrana“. E aggiunge: “Dato che la produzione in quantità è alta in termini di costo dei materiali, l’ossido di grafene ha un potenziale vantaggio rispetto allo strato di grafene”.

Controllo

Le membrane di ossido di grafene hanno dimostrato la loro capacità di filtrare piccole nanoparticelle, grandi molecole organiche incluse nei sali. Ma finora non potevano essere utilizzate per filtrare i sali comuni, che richiedono filtri con fori anche molto piccoli.

In passato, le membrane di ossido di grafene si sollevavano leggermente quando erano sommerse in acqua e ciò consentiva ai sali di passare attraverso piccoli pori con le molecole di liquido. Nair e i suoi colleghi hanno potuto dimostrare ora che, se si mette un sottile strato di resina epossidica (una sostanza utilizzata nei rivestimenti e adesivi) su ciascun lato della membrana di ossido di grafene, questo impedisce che si espanda.

Limitare l’espansione del materiale in questo modo ha anche permesso ai ricercatori di regolare le proprietà della membrana: per esempio, quella di far passare il sale più o meno comune. “Questa è la prima dimostrazione che possiamo controllare la spaziatura dei pori nella membrana e svolgere la desalinizzazione, che non era possibile prima“, ha detto Nair. “Il passo successivo sarà quello di confrontare questo materiale con i migliori sul mercato“.

Il team dovrebbe anche dimostrare come produrre queste membrane su una scala industriale e a basso costo e come reagirà al costante contatto con l’acqua di mare.