3D nyomtatott aerogélek a tisztább vízért

A grafén alapú anyag méretezhető, és kellően stabil ahhoz, hogy többször is felhasználják. De mi köze van a tehénhez?

A Buffalói Egyetem kutatói sajátos 3D nyomtatási technikával és fagyasztva szárítással állították elő a vegyszermentes vízkezelésre szánt grafén-biopolimer aerogélt. A cél az, hogy a szennyeződéseket minél biztonságosabb eljárással távolítsák el a vízből, magyarázta a vonatkozó tanulmány társszerzője, dr. Nirupam Aich. Az egyetem alkalmazott tudományok tanszékének professzora elárulta: a létrehozott aerogél megőrzi struktúráját azután is, hogy vízkezelő berendezésbe került, és különböző rendszerekben is használható.

Ez egy könnyű, rendkívül porózus anyag, amelyet úgy hoznak létre, hogy a gélben lévő folyadékot gázra cserélik, de a halmazállapota így is szilárd marad. A grafénbázisú töltőanyag azután nyeri el végleges formáját, hogy a kagyló tapadóváladékához hasonló, szintetikus polidopamint, illetve szarvasmarha-fehérjét adnak hozzá. Az aerogél a tesztek során bebizonyította, hogy képes megszabadítani a vizet a nehézfémektől, például az ólomtól és a krómtól, sőt, kiszűri a szerves színezőanyagokat vagy az oldószerként használt hexánt, heptánt és toluolt.

A felfedezés tényleg igen jelentős, hiszen az aerogél nagy méretben is nyomtatható, így megoldható a nagyüzemi – például szennyvíztisztító telepeken történő – felhasználása. Aich hozzáfűzte: az aerogélek azért is sokkal praktikusabbak, mert maradványanyagok hátramaradása nélkül kivonhatók a vízből, és könnyen újrahasznosíthatók.

Akadnak hasonlóan ígéretes próbálkozások Európában is: a svéd KTH Királyi Műszaki Intézet a fent leírt találmánnyal szinte egy időben adott ki tanulmányt egy hidrogélről, amiről azt állítják, hogy szintén képes kiszűrni a nehézfémeket és más szennyeződéseket a szennyvízből. A polimertechnológiákkal foglalkozó divízió vezetője, Minna Hakkarainen hangsúlyozta: az általuk alkotott anyag száz százalékban elkészíthető lignocellulózból vagy növényi származékokból, amelyek a leggyakrabban előforduló természetes anyagok közé tartoznak.

Az egyik összetevője a cellulózgumi, egy olyan sűrítőanyag, amely fa- és pamutfeldolgozásból vagy élelmiszeriparból származó melléktermékekben is jelen van. A végső hidrogélhez mikrohullámokkal szintetizált, grafén-oxidhoz hasonló anyagot adnak, majd az egész kap egy UV-fénykezelést, miközben szoba-hőmérsékletű vízben ázik. Hakkarainen meggyőződéssel kijelentette: ez legalább olyan jól, ha nem jobban működő anyag, mint a jelenleg használt hidrogélek, de sokkal egyszerűbb, fenntarthatóbb rendszerben állítható elő.

Gábor János, NEW technology

Forrás: The Engineer