Grafene per la filtrazione delle acque
Molti metodi di filtrazione dell’acqua utilizzano membrane porose che separano le molecole in base alla loro dimensione. L’idea generale è quella di lasciare che le molecole d’acqua fluiscano mentre tali membrane trattengono le particelle contaminanti di dimensioni maggiori, come materia organica e batteri. Più sottile è la membrana, e più velocemente può fluire l’acqua attraverso di essa, dunque maggiore risulta essere l’efficienza del processo. Esiste un limite, tuttavia, in quanto al raggiungimento di uno spessore sottile della membrana, pur mantenendo una sufficiente resistenza della stessa. L’iniziativa GRAPHENEHF (Graphene-assembled inorganic hollow fibre membranes and membrane modules for water treatment), finanziata dall’UE, è nata con l’obiettivo di creare membrane utilizzando uno dei più sottili e resistenti materiali conosciuti: il grafene. Dal momento che il grafene è un materiale spesso quanto un atomo, contenente atomi di carbonio disposti a nido d’ape, può separare le molecole a livello nanometrico. Essendo così sottile, dovrebbe anche avere una portata molto elevata, offrendo quindi un’efficienza estrema. Il progetto GRAPHENEHF ha studiato dei metodi per creare membrane di grafene supportate da fibre inorganiche cave che possono essere facilmente assemblate in molecole industriali. I ricercatori hanno dapprima testato un processo chimico chiamato deposizione di vapore chimico per depositare un film di grafene su fibre metalliche cave costituite da rame e ferro. L’idea era quella di creare dei pori nel rame, con il supporto fornito dal ferro. Sebbene siano riusciti a creare singoli strati di grafene su fibre metalliche cave, il processo necessita di essere migliorato prima dell’utilizzo a livello industriale. Successivamente, i ricercatori hanno testato un metodo di filtraggio per preparare le membrane di ossido di grafene su supporti in fibra cava. Dopo il superamento di problemi relativi a ritiro della membrana e bassa permeabilità, è stata creata una membrana stabile con ossido di grafene, avente una portata elevata. È stato inoltre dimostrato che la membrana ha impedito alla maggior parte delle molecole più piccole di passare attraverso, sebbene fosse permeabile ai gas. Oltre alla membrana in grafene, le stesse fibre cave sviluppate durante questo progetto possono essere utilizzate come membrane porose per microfiltrazione e ultrafiltrazione. Ciò dovrebbe essere di grande interesse per l’industria del trattamento delle acque.
Parole chiave
Grafene, filtrazione dell’acqua, membrane porose, GRAPHENEHF, fibra cava
