Vihdoin ratkaisu: Merestä juomavettä miljoonille – Grafeenioksidi siivilöi suolan vedestä

Tutkijat lupailevat nanolaminaatista makean veden sampoa.
Tiede 3.4.2017 18:00
Kaavakuva grafeenioksidisuodattimesta. Yksi vesimolekyyli on kooltaan 2,75 ångströmiä.
Kaavakuva grafeenioksidisuodattimesta. Yksi vesimolekyyli on kooltaan 2,75 ångströmiä. © Manchesterin yliopisto

Kolme vuotta sitten Manchesterin yliopiston tutkijat keksivät, miten grafeenioksidia voi käyttää veden suodattamiseen.

Juju oli pinota atominohuita grafeenioksidilevyjä päällekkäin laminaatiksi, jonka väleistä piskuiset vesimolekyylit imeytyivät läpi mutta isot jäivät ulos.

Erottelukyvyksi saatiin tuolloin yhdeksän ångströmiä – kymmenen ångströmiä on metrin miljardisosa – mikä riittää useimpien epäpuhtauksien suodattamiseen. Suolaa sillä ei kuitenkaan saanut siivilöityä merivedestä.

”Meriveden sisältämä natriumkloridi on pienikokoisimpia suoloja. Natrium- ja kloridi-ioneita ympäröi vesimolekyylikuori, ja näiden hydraatti-ionien tyypillinen läpimitta on noin seitsemän ångströmiä”, selittää professori Rahul Nair Suomen Kuvalehdelle.

Nyt Nair ja nobelisti Andre Geim ryhmineen saivat tihennettyä nanosihtiä niin, että peräti 97 prosenttia natriumkloridistakin jää siihen kiikkiin.

 

Päänvaivaa aiheutti suodatinkerrosten hallitsematon turpoaminen. Tutkijat huomasivat, että rakoset pullahtivat vedessä herkästi jopa 13,5 ångströmiin.

Ilmiö saatiin kuriin, kun grafeenioksidilaminaattia keksittiin säilyttää ensin viikko pari kosteassa varastossa, Nair kertoo.

Kun huokoset olivat paisuneet juuri halutun kokoisiksi, grafeenioksidikalvot koteloitiin epoksihartsilla. Tämä mekaaninen kovike esti lisäturpoamisen, vaikka materiaali upotettiin veteen.

Molekyyliseula saatiin vakiinnutettua jopa 6,4 ångströmiin. Näin natrium- ja kloridi-ionit eivät enää päässeet liftaamaan vesimolekyylien kyydissä suodatinkerrosten läpi.

 

Grafeenioksidikalvoista toivotaan ratkaisua maailman makean veden hupenemiseen. YK:n arvion mukaan 2025 mennessä 14 prosenttia maapallon väestöstä tulee kärsimään vesipulasta.

Suolatonta vettä tislataan meristä jonkin verran jo nyt, mutta nykymenetelmät ovat kalliita ja laitokset syövät paljon energiaa.

Nairin mukaan grafeenioksidisuodatus avaa tehokkaamman, helpomman ja edullisemman mahdollisuuden poistaa suola.

”Tutkimuksemme varmisti menetelmän toimivan. Tähän mennessä olemme valmistaneet suolaveden itse laboratoriossa, seuraavaksi testaamme merivettä”, Nair sanoo.

”Teemme yhteistyötä muutamien yritysten kanssa, jotta saamme selville, mihin näistä kalvoista käytännössä oikein on.”

Tutkimuksesta kertoi Nature Nanotechnology.