Grafeno una delgada hoja de átomos de carbono que se forma en un patrón de panal, se considera un material maravilloso que es más fuerte que el acero. Crédito:Shutterstock
Los investigadores de la UNSW han demostrado cómo una nueva clase de membranas a base de grafeno de bajo costo, un tipo de filtro utilizado en sectores industriales que generan enormes gases residuales mezclados, como residuos plásticos sólidos, Residuos biológicos o aguas residuales:se pueden ajustar selectivamente para separar diferentes gases de mezclas gaseosas.
El equipo, dirigido por el Dr. Rakesh Joshi en UNSW Science, espera que por la pista, podrán utilizar estos filtros para separar y capturar gases que se han considerado residuos, y por lo tanto mejorar la forma en que usamos los recursos de gases residuales.
El papel, publicado este mes en Materiales avanzados , describe los hallazgos realizados en el laboratorio, en un prototipo. Ahora los investigadores quieren seguir desarrollando el filtro para que esté disponible para la industria.
Específicamente, el equipo estudió filtros de óxido de grafeno que, a diferencia de cualquier otro filtro actual, contenían hierro.
"Grafeno, una delgada hoja de átomos de carbono que se forma en un patrón de panal, se considera un material maravilloso que es más fuerte que el acero. En este trabajo básicamente incorporamos hierro en filtros de óxido de grafeno, aprovechando que estas membranas son ultrafinas, "dice el investigador principal, el Dr. Rakesh Joshi.
"Descubrimos que hacer esto mejora la capacidad del óxido de grafeno para transportar gas. Resulta que agregar el hierro, que es lo que llamamos un metal de transición, a las membranas de óxido de grafeno nos permitió separar diferentes gases de manera más efectiva que con otros tipos de filtros.
"En particular, el material fue excelente para mejorar la permeabilidad, es decir, qué tan rápido se transporta una molécula de gas a través del filtro, y la selectividad, que representa la eficiencia con la que se separa el gas de la mezcla durante el transporte. De hecho, nuestro filtro tiene una selectividad sin precedentes ".
Separando el dióxido de carbono del nitrógeno
Los investigadores dicen que el filtro descrito en este documento también les permitió recuperar recursos valiosos separando selectivamente el dióxido de carbono del nitrógeno.
"El nitrógeno altamente purificado se usa ampliamente en el procesamiento de materiales, por ejemplo, en la fabricación de semiconductores, así como en electrónica, sintético, e industrias médicas, "dice Xioheng Jin, el primer autor del artículo.
"El dióxido de carbono es una de las impurezas más convencionales en los productos gaseosos. La mayoría de los métodos actuales para eliminar el CO 2 a menudo producen productos químicos peligrosos, y la separación de CO 2 del nitrógeno tiene un valor industrial significativo, especialmente para la mitigación del efecto invernadero de los gases de combustión, por ejemplo, el gas de escape de combustión producido en las plantas de energía, que ha sido un desafío utilizando las tecnologías existentes ".
Dados los resultados prometedores, Los investigadores esperan que sus hallazgos conduzcan a nuevas vías para separar eficientemente el dióxido de carbono del nitrógeno y otros gases y les ayuden a desarrollar nuevas soluciones para la industria que utilizan esta nueva clase de filtros para todo tipo de aplicaciones.
"Este hallazgo brinda una nueva oportunidad para la aplicación de materiales a base de grafeno en la industria de purificación de gas, por ejemplo, en los casos en que los sólidos de desecho o los líquidos de desecho generen mezclas de gases tóxicos, "dice Tobias Foller, coautor del artículo.
"Creemos que el filtro tiene el potencial de revolucionar la industria de la separación de gases. Esperamos que nuestros hallazgos ayuden a Australia a lograr una sociedad más verde y un entorno más habitable ".
¿Qué pasa con otros metales?
El equipo ahora quiere probar el mismo principio utilizando otros tipos de metales.
"Existen enormes posibilidades para todos los demás metales de transición que no se han estudiado que podrían implantarse en estructuras basadas en grafeno y proporcionar propiedades interesantes de separación de gases". "Dice Xioheng Jin.
En 2018, El equipo del Dr. Joshi también demostró con éxito un Filtro a escala de laboratorio que puede eliminar más del 99% de la materia orgánica natural ubicua que queda durante el tratamiento convencional del agua potable.
