Un equipo internacional de investigadores, incluidos científicos de la Universidad de Shinshu (Japón) y el director del Centro ATÓMICO de Penn State, ha desarrollado un recubrimiento a base de grafeno para membranas de desalinización que es más robusto y escalable que las tecnologías actuales de membranas de nanofiltración. El resultado podría ser una membrana resistente y práctica para soluciones de agua limpia, así como para la separación de proteínas. tratamiento de aguas residuales y aplicaciones de la industria farmacéutica y alimentaria.

"Nuestro sueño es crear una membrana inteligente que combine altos índices de flujo, alta eficiencia, larga vida autocurativo y elimina las incrustaciones biológicas e inorgánicas con el fin de proporcionar soluciones de agua limpia para las muchas partes del mundo donde el agua limpia es escasa, "dice Mauricio Terrones, profesor de física, ciencia e ingeniería química y de los materiales, Penn State. "Este trabajo nos está llevando en esa dirección".

La membrana híbrida que desarrolló el equipo utiliza una tecnología de pulverización simple para recubrir una mezcla de óxido de grafeno y grafeno de pocas capas en solución sobre una membrana de soporte de la columna vertebral de polisulfona modificada con alcohol polivinílico. La membrana de soporte aumentó la robustez de la membrana híbrida, que fue capaz de resistir un intenso flujo cruzado, exposición a alta presión y cloro. Incluso en las primeras etapas de desarrollo, la membrana rechaza el 85 por ciento de la sal, Adecuado para fines agrícolas, pero no para beber, y el 96 por ciento de las moléculas de colorante. Los tintes altamente contaminantes de la fabricación textil se descargan comúnmente en los ríos en algunas áreas del mundo.

El cloro se usa generalmente para mitigar la contaminación biológica en las membranas, pero el cloro degrada rápidamente el rendimiento de las membranas poliméricas actuales. La adición de grafeno de pocas capas hace que la nueva membrana sea altamente resistente al cloro.

Se sabe que el grafeno tiene una alta resistencia mecánica, y se predice que el grafeno poroso tendrá un 100 por ciento de rechazo de sal, lo que lo convierte en un material potencialmente ideal para membranas de desalinización. Sin embargo, Existen muchos desafíos con la ampliación del grafeno a cantidades industriales, incluido el control de defectos y la necesidad de técnicas de transferencia complejas necesarias para manipular el material bidimensional. El trabajo actual intenta superar los problemas de escalabilidad y proporcionar un Membrana de alta calidad a escala de fabricación.

El trabajo se realizó en el Global Aqua Innovation Center y el Instituto de Ciencia y Tecnología del Carbono de la Universidad de Shinshu, Nagano, Japón, donde Terrones es también Profesor Invitado Distinguido. El equipo incluye a los investigadores Aaron Morelos-Gomez, Josue Ortiz-Medina y Rodolfo Cruz-Silva, ex Ph.D. alumnos de Terrones. Morelos-Gómez es el autor principal de un artículo publicado en línea el 28 de agosto en Nanotecnología de la naturaleza describiendo su trabajo titulado "Rechazo efectivo de NaCL y colorante de membranas híbridas con capas de óxido de grafeno / grafeno". Los investigadores japoneses, Hiroyuki Muramatsu, Takumi Araki, Tomoyuki Fukuyo, Syogo Tejima, Kenji Takeuchi, y Takuya Hayashi, también fueron dirigidos por el profesor Morinobu Endo.

El primer autor Aaron Morelos-Gomez dice:"Nuestra membrana supera la solubilidad en agua del óxido de grafeno mediante el uso de alcohol polivinílico como adhesivo, lo que la hace resistente contra fuertes corrientes de agua y altas presiones. Mezclando óxido de grafeno con grafeno también podríamos mejorar significativamente su resistencia química".

El profesor Morinobu Endo concluye que "este es el primer paso hacia membranas más eficaces e inteligentes que podrían autoadaptarse en función de su entorno".