Το γραφένιο, που συχνά αναφέρεται ως «θαυματουργό υλικό», είναι ένα εκατομμύριο φορές λεπτότερο από μια ανθρώπινη τρίχα και ισχυρότερο από το ατσάλι.
Το δισδιάστατο υλικό που κατασκευάζεται από μεμονωμένα στρώματα γραφίτη, είναι εξαιρετικά ελαφρύ, αγώγιμο και εύκαμπτο και έχει τη δυνατότητα να προσφέρει επαναστατικές τεχνολογίες σε όλους τους κλάδους, από τα ηλεκτρονικά μέχρι τις μεταφορές.
Τώρα, ερευνητές του Πανεπιστημίου Khalifa στα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα διερευνούν μια άλλη χρήση του γραφενίου: την παραγωγή πόσιμου νερού.
«Εδώ στα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα, όλο το πόσιμο νερό μας είναι στην πραγματικότητα αφαλατωμένο νερό, οπότε είναι ένας πολύ κρίσιμος τομέας για την οικονομία και την κοινωνία», λέει ο Χασάν Αραφάτ, ανώτερος διευθυντής του Κέντρου Έρευνας και Καινοτομίας για το Γραφένιο και τα 2D Υλικά (RIC2D) του πανεπιστημίου.
Περισσότεροι από 300 εκατομμύρια άνθρωποι παγκοσμίως βασίζονται στο αφαλατωμένο νερό. Και καθώς η κλιματική αλλαγή και η ρύπανση απειλούν τα περιορισμένα αποθέματα γλυκού νερού, ο αριθμός αυτός θα αυξηθεί. Όμως η αφαλάτωση είναι μια δαπανηρή και ενεργοβόρα διαδικασία.
Το γραφένιο στην αφαλάτωση
Σε αυτό το σημείο έρχεται να βοηθήσει το γραφένιο: Ο Αραφάτ εργάζεται πάνω σε μια μεμβράνη ενισχυμένη με γραφένιο που θα μπορούσε να κάνει τη διαδικασία αποτελεσματικότερη και φθηνότερη.
Ο Αραφάτ ισχυρίζεται ότι το γραφένιο μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής μιας μεμβράνης αποτρέποντας τη συσσώρευση βακτηρίων στο φίλτρο και την υποβάθμιση της ποιότητας. «Ακόμη και σε μικρές ποσότητες, το γραφένιο βελτιώνει σημαντικά την απόδοση των μεμβρανών όσον αφορά την παραγωγή νερού», λέει.
Οι μεμβράνες που βρίσκονται επί του παρόντος σε φάση ανάπτυξης, θα παραχθούν το επόμενο έτος στο συνεργαζόμενο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ και στη συνέχεια θα δοκιμαστούν σε μονάδα αφαλάτωσης.
Το τμήμα RIC2D διερευνά επίσης άλλες εφαρμογές για το γραφένιο, όπως βιώσιμα δομικά υλικά με δυνατότητα μείωσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και λύσεις ανανεώσιμης ενέργειας με υδρογόνο.
Παραγωγή γραφενίου από μεθάνιο
Παρά τις δυνατότητες μετασχηματισμού του, το γραφένιο έχει αποδειχθεί δύσκολο και δαπανηρό να παραχθεί σε μεγάλη κλίμακα.
Ένας τρόπος για την παρασκευή του είναι η αφαίρεση μεμονωμένων στρωμάτων από τον γραφίτη, που δεν ενδείκνυται για λύσεις μαζικής αγοράς. Μια άλλη μέθοδος παραγωγής χρησιμοποιεί τη χημεία πλάσματος για την εξαγωγή άνθρακα από αέρια όπως το μεθάνιο – ένα αέριο του θερμοκηπίου που αποτελείται από άνθρακα και υδρογόνο – που είναι παραπροϊόντα της βιομηχανίας πετρελαίου και φυσικού αερίου.
Τα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα είναι ένας από τους κορυφαίους παραγωγούς πετρελαίου παγκοσμίως και περίπου το 30% του ΑΕΠ τους προέρχεται από υδρογονάνθρακες. Ωστόσο, επιθυμούν να διαφοροποιήσουν την οικονομία τους και στοχεύουν σε μηδενικές εκπομπές μέχρι το 2050.
Το γραφένιο θα μπορούσε να βοηθήσει και εκεί. Αξιοποιώντας την αλυσίδα εφοδιασμού των ΗΑΕ, υπάρχει «μεγάλη ευκαιρία να επιταχυνθεί η υιοθέτηση του γραφενίου για την υποστήριξη της κλιματικής αλλαγής», λέει ο Τζέιμς Μπέικερ, διευθύνων σύμβουλος του Graphene@Manchester, του κέντρου καινοτομίας γραφενίου στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, το οποίο συνεργάζεται με το Πανεπιστήμιο Khalifa.
Οποιοδήποτε υλικό με βάση τον άνθρακα – συμπεριλαμβανομένων των αποβλήτων από τη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου ή πετρελαϊκών προϊόντων όπως τα ελαστικά αυτοκινήτων – θα μπορούσε να «ανακυκλωθεί ή να επαναχρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά» για τη δημιουργία χημικά κατασκευασμένου γραφενίου, λέει ο Μπέικερ.
Η παραγωγή γραφενίου από ένα αέριο όπως το μεθάνιο έχει ένα πρόσθετο πλεονέκτημα: το υδρογόνο που εξάγεται μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο, λέει ο Μπέικερ. «Δεν αποανθρακοποιούμε μόνο τα απόβλητα, αλλά τα χρησιμοποιούμε, αντί να τα τοποθετούμε σε χωματερές ή να τα καίμε».
