Naukowcy z Uniwersytetu w Nanjingu w prowincji Jiangsu stworzyli proste urządzenie do wytwarzania wody pitnej z wody morskiej działające wyłącznie dzięki energii słonecznej. Podstawą wynalazku jest niedawno jeszcze głośny w Polsce grafen. Rozwiązanie opracowane przez zespół naukowy pod kierownictwem profesora Zhu Jia pozwala uzyskać w ciągu godziny 1,45 litra wody pitnej z 1 metra kwadratowego powierzchni pokrytej folią grafenową.
Zespół profesora Zhu Jia opublikował wyniki swoich badań w zeszłym tygodniu na łamach amerykańskiego Proceedings of the National Academy of Sciences (periodyku Amerykańskiej Akademii Nauk).
Zdolność grafenu do odsalania wody nie jest nowym odkryciem. To jedna z właściwości tego materiału znana niemal od początku jego istnienia zarówno w teorii, jak i w praktyce. Dotychczas podejmowano wiele prób wykorzystania grafenu jako filtra uzdatniającego wodę morską do picia, jednakże wszystkie owe próby przyniosły niesatysfakcjonujące rezultaty, głównie przez wzgląd na nikłą wydajność. Chińczycy, dzięki swojemu rozwiązaniu, są w stanie uzyskać w ciągu zaledwie godziny niemalże półtora litra wody pitnej z powierzchni 1 metra kwadratowego. To ilość przekraczająca minimalne dzienne zapotrzebowanie dorosłego człowieka, określane na 1,2 litra wody na dobę.
Grafen to płaska struktura złożona z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Materiał ten swoją konstrukcją przypomina plaster miodu, a ponieważ ma jednoatomową (!) grubość, w uproszczeniu określa się go mianem struktury dwuwymiarowej. Jedną ze specyficznych cech tego niezwykłego materiału jest na przykład to, że folia z utlenionego grafenu (wykorzystana właśnie przez Chińczyków) ni przepuszcza żadnych gazów, jest natomiast całkowicie przenikalna dla wody. Badania materiału opracowanego teoretycznie w 1947 roku, a uzyskanego fizycznie dopiero na początku XXI wieku dowiodły, iż poddany działaniu energii słonecznej jest w stanie wykorzystać ponad 94% tej energii na wytworzenie pary z wody, z którą ma kontakt. Stąd też prosty wniosek, iż folia grafenowa wyłącznie dzięki swoim właściwościom fizycznym mogłaby służyć jako proste narzędzie do odsalania wody morskiej. W praktyce okazało się jednak, że folia w kontakcie z wodą oddaje jej ciepło przez siebie wytwarzane pod wpływem słońca, w konsekwencji proces parowania wody jest niewielki, a co za tym idzie ilość uzdatnianej wody jest mikroskopijna.
Zespół profesora Zhu Jia znalazł rozwiązanie proste i genialne zarazem. Pomiędzy folią z utlenionego grafenu a wodą umieszczono warstwę izolatora termicznego z piany syntetycznej.
Izolator oddziela warstwę grafenu od wody, dzięki czemu cała energia słoneczna absorbowana przez grafen służy odparowywaniu i przefiltrowywaniu wody słonej. Różnica temperatur pomiędzy tą na powierzchni urządzenia, a temperaturą wody, powoduje, iż woda morska samoczynnie jest zasysana ku folii grafenowej, przez którą przenika wyłącznie czysta woda. Wszystkie substancje zawarte w wodzie morskiej zostają po wewnętrznej stronie membrany.
Testy przeprowadzone na powierzchni mórz o bardzo różnym stopniu zasolenia dowiodły, że poziom ilości soli w wodzie nie ma wpływu na efektywność działania urządzenia. Funkcjonuje ono godzinami produkując świeżą wodę. Wszelkie zanieczyszczenia pojawiające się na powierzchni membrany usuwa się po prostu za pomocą wody.
Autorzy tego opracowania wierzą, że będzie ono w niedalekiej przyszłości pomocne w rozwiązaniu problemów z wodą pitną w krajach afrykańskich z dostępem do mórz, ale również wszędzie tam, gdzie istnieje problem z deficytem wody pitnej (Półwysep Arabski, odległe wyspy na Oceanie Atlantyckim, Oceanie Spokojnym, etc.), jak również tam, gdzie konieczne jest filtrowanie i oczyszczanie wody słodkiej pochodzącej z rzek i jezior.
