Água suja para água potável: Engenheiros desenvolveram novos nanomateriais híbridos para a transformação

O óxido de grafeno tem sido aclamado como um material maravilha verdadeira; quando incorporados em espuma nano celulose, a substância laboratório-criado é leve, forte e flexível, condutor de calor e eletricidade de forma rápida e eficiente.

Agora, uma equipe de engenheiros da Universidade de Washington em St. Louis tem encontrado uma maneira de usar folhas de óxido de grafeno para transformar água suja em água potável, e que poderia ser um divisor de águas global.

"Esperamos que em países onde há muita luz natural, como a Índia, você vai ser capaz de tomar um pouco de água suja, evaporar-lo usando o nosso material, e recolher água fresca", disse Srikanth Singamaneni, professor associado de engenharia mecânica e materiais ciências na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas.

A nova abordagem combina bactérias produzidas de celulose e óxido de grafeno para formar um BioFoam bi-camadas. Um documento detalhando a pesquisa está disponível online em Materiais Avançados.

"O processo é extremamente simples", disse Singamaneni. "A beleza é que a rede de fibra de celulose nanoescala produzido por bactérias tem uma excelente capacidade de mover a água a partir da massa para a superfície de evaporação, enquanto minimiza o calor que vem para baixo, e toda a coisa é produzido em um tiro.

"O design do material é novo aqui", disse Singamaneni. "Você tem uma estrutura bi-camadas com óxido de absorção de luz grafeno preenchido nano celulose na nano celulose superior e intocada na parte inferior. Quando você suspende toda essa coisa sobre a água, a água é realmente capaz de alcançar a superfície superior, onde a evaporação acontece.

"A luz irradia em cima dele, e ele converte em calor por causa do óxido de grafeno, mas a dissipação de calor para a água bruta por baixo é minimizado pela camada nano celulose intocada Você não quer desperdiçar o calor;. Você quer confinar o calor para a camada superior, onde a evaporação está realmente acontecendo ".

A celulose, na parte inferior das Bio Formas atos de bi-camada como uma esponja, puxando-se água ao óxido de grafeno em que a evaporação rápida ocorre. A água fresca resultante pode ser facilmente recolhida da parte superior da folha.

O processo em que o Bio Formas bi-camadas é realmente formada também é novo. Da mesma maneira uma ostra faz uma pérola, as bactérias formam camadas de fibras nano celulose em que os flocos de óxido de grafeno obter incorporado.

"Enquanto nós estamos cultivo da bactéria para a celulose, nós adicionamos os flocos de óxido de grafeno para o próprio meio", disse Qisheng Jiang, principal autor do estudo e um estudante de graduação no laboratório Singamaneni.

"O óxido de grafeno torna-se incorporado como as bactérias produz a celulose. A um certo ponto ao longo do processo, que pare, remover o meio com o óxido de grafeno e reintroduzir meio fresco. Isso produz a camada seguinte da nossa espuma. A interface é muito forte ; mecanicamente, é bastante robusto ".

O novo BioFoam também é extremamente leve e barato de fazer, tornando-se uma ferramenta viável para a purificação e dessalinização de água.

"A celulose pode ser produzido em grande escala", disse Singamaneni ", e óxido de grafeno é extremamente barato-as pessoas podem produzir toneladas, verdadeiramente toneladas, do mesmo. Ambos os materiais indo para essa são altamente escaláveis. Assim, pode-se imaginar fazendo enormes folhas de o Bio Formas. "

"As propriedades deste material de espuma que nós sintetizado tem características que aumenta a captação de energia solar. Assim, é mais eficaz na limpeza de água", disse Pratim Biswas, a Lucy e Stanley Lopata professor e presidente do Departamento de Energia, Meio Ambiente e Engenharia Química.

"O processo de síntese permite também a adição de outros materiais nanoestruturados para a espuma que irá aumentar a taxa de destruição das bactérias e outros contaminantes, e torná-la segura para beber. Vamos também explorar outras aplicações para estes novas estruturas."

Fonte: http://phys.org/news/