El óxido de grafeno ha sido aclamado como un material verdaderamente maravilloso; cuando se incorpora a la espuma de nanocelulosa, la sustancia creada en el laboratorio es ligera, fuerte y flexible, conduciendo calor y electricidad de manera rápida y eficiente.

Ahora, un equipo de ingenieros de la Universidad de Washington en St. Louis ha encontrado una forma de utilizar láminas de óxido de grafeno para transformar el agua sucia en agua potable, y podría ser un cambio de juego global.

"Esperamos que en los países donde hay mucha luz solar, como la India, podrás tomar un poco de agua sucia, evaporarlo usando nuestro material, y recoger agua dulce, "dijo Srikanth Singamaneni, profesor asociado de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas.

El nuevo enfoque combina celulosa producida por bacterias y óxido de grafeno para formar una bioespuma de dos capas. Un documento que detalla la investigación está disponible en línea en Materiales avanzados .

"El proceso es extremadamente simple, ", Dijo Singamaneni." La belleza es que la red de fibra de celulosa a nanoescala producida por bacterias tiene una excelente capacidad para mover el agua desde la masa a la superficie de evaporación mientras minimiza el calor que baja. y todo se produce de una sola vez.

"El diseño del material es novedoso aquí, ", Dijo Singamaneni." Tienes una estructura de dos capas con nanocelulosa rellena de óxido de grafeno que absorbe la luz en la parte superior y nanocelulosa prístina en la parte inferior. Cuando suspendes todo esto en el agua, el agua puede llegar a la superficie superior donde ocurre la evaporación.

"La luz irradia encima de ella, y se convierte en calor debido al óxido de grafeno, pero la disipación de calor al agua a granel que se encuentra debajo es minimizada por la capa prístina de nanocelulosa. No quieres desperdiciar el calor; desea confinar el calor a la capa superior donde realmente ocurre la evaporación ".

La celulosa en la parte inferior de la bioespuma de dos capas actúa como una esponja, arrastrando agua hasta el óxido de grafeno donde se produce una rápida evaporación. El agua dulce resultante se puede recoger fácilmente de la parte superior de la hoja.

El proceso en el que se forma realmente la bioespuma de dos capas también es novedoso. De la misma manera que una ostra hace una perla, la bacteria forma capas de fibras de nanocelulosa en las que se incrustan las escamas de óxido de grafeno.

"Mientras cultivamos las bacterias para la celulosa, agregamos las escamas de óxido de grafeno en el medio en sí, "dijo Qisheng Jiang, autor principal del artículo y estudiante de posgrado en el laboratorio de Singamaneni.

"El óxido de grafeno se incrusta a medida que las bacterias producen la celulosa. En cierto punto del proceso, nosotros paramos, retirar el medio con el óxido de grafeno y reintroducir medio fresco. Eso produce la siguiente capa de nuestra espuma. La interfaz es muy sólida; mecánicamente, es bastante robusto ".

La nueva bioespuma también es extremadamente ligera y económica de fabricar, convirtiéndola en una herramienta viable para la purificación y desalinización del agua.

"La celulosa se puede producir a gran escala, "Singamaneni dijo, "y el óxido de grafeno es extremadamente barato:la gente puede producir toneladas, verdaderamente toneladas, de ella. Ambos materiales incluidos en esto son altamente escalables. Así que uno puede imaginarse haciendo enormes láminas de bioespuma ".

"Las propiedades de este material de espuma que sintetizamos tienen características que mejoran la captación de energía solar. Así, es más eficaz para limpiar el agua, "dijo Pratim Biswas, la profesora Lucy y Stanley Lopata y presidenta del Departamento de Energía, Ingeniería Ambiental y Química.

“El proceso de síntesis también permite la adición de otros materiales nanoestructurados a la espuma que incrementarán la tasa de destrucción de las bacterias y otros contaminantes, y hazlo seguro para beber. También exploraremos otras aplicaciones para estas estructuras novedosas ".