L'ossido di grafene è stato salutato come un vero e proprio materiale miracoloso; quando incorporato nella schiuma di nanocellulosa, la sostanza creata in laboratorio è leggera, forte e flessibile, conduzione di calore ed elettricità in modo rapido ed efficiente.

Ora, un team di ingegneri della Washington University di St. Louis ha trovato un modo per utilizzare fogli di ossido di grafene per trasformare l'acqua sporca in acqua potabile, e potrebbe essere un punto di svolta globale.

"Speriamo che per i paesi dove c'è molta luce solare, come l'India, potrai prendere dell'acqua sporca, evaporalo usando il nostro materiale, e raccogliere acqua fresca, " disse Srikanth Singamaneni, professore associato di ingegneria meccanica e scienza dei materiali presso la School of Engineering &Applied Science.

Il nuovo approccio combina la cellulosa prodotta dai batteri e l'ossido di grafene per formare una bioschiuma a due strati. Un documento che dettaglia la ricerca è disponibile online in Materiale avanzato .

"Il processo è estremamente semplice, " Ha detto Singamaneni. "La bellezza è che la rete di fibre di cellulosa su scala nanometrica prodotta dai batteri ha un'eccellente capacità di spostare l'acqua dalla massa alla superficie evaporativa riducendo al minimo il calore che scende, e l'intera cosa è prodotta in un colpo solo.

"Il design del materiale è nuovo qui, " Ha detto Singamaneni. "Hai una struttura a due strati con nanocellulosa riempita di ossido di grafene che assorbe la luce nella parte superiore e nanocellulosa incontaminata nella parte inferiore. Quando sospendi tutta questa cosa sull'acqua, l'acqua è infatti in grado di raggiungere la superficie superiore dove avviene l'evaporazione.

"La luce si irradia su di esso, e si converte in calore a causa dell'ossido di grafene, ma la dissipazione del calore nell'acqua sfusa sottostante è ridotta al minimo dallo strato di nanocellulosa incontaminata. Non vuoi sprecare il calore; vuoi confinare il calore allo strato superiore dove sta effettivamente avvenendo l'evaporazione."

La cellulosa sul fondo della bioschiuma a doppio strato funge da spugna, attingendo acqua fino all'ossido di grafene dove avviene una rapida evaporazione. L'acqua dolce risultante può essere facilmente raccolta dalla parte superiore del lenzuolo.

Anche il processo in cui viene effettivamente formata la bioschiuma a doppio strato è nuovo. Allo stesso modo un'ostrica fa una perla, i batteri formano strati di fibre di nanocellulosa in cui vengono incorporati i fiocchi di ossido di grafene.

"Mentre coltiviamo i batteri per la cellulosa, abbiamo aggiunto i fiocchi di ossido di grafene nel mezzo stesso, " disse Qisheng Jiang, autore principale dell'articolo e uno studente laureato nel laboratorio di Singamaneni.

"L'ossido di grafene viene incorporato mentre i batteri producono la cellulosa. Ad un certo punto lungo il processo, ci fermiamo, rimuovere il mezzo con l'ossido di grafene e reintrodurre il mezzo fresco. Questo produce lo strato successivo della nostra schiuma. L'interfaccia è molto forte; meccanicamente, è abbastanza robusto."

Il nuovo biofoam è anche estremamente leggero ed economico da realizzare, rendendolo un valido strumento per la purificazione e la desalinizzazione dell'acqua.

"La cellulosa può essere prodotta su larga scala, "Singamani ha detto, "e l'ossido di grafene è estremamente economico:le persone possono produrre tonnellate, davvero tonnellate, di esso. Entrambi i materiali che entrano in questo sono altamente scalabili. Quindi si può immaginare di realizzare enormi fogli di bioschiuma".

"Le proprietà di questo materiale espanso che abbiamo sintetizzato hanno caratteristiche che migliorano la raccolta di energia solare. Pertanto, è più efficace nella pulizia dell'acqua, " disse Pratim Biswas, il Professore Lucy e Stanley Lopata e presidente del Dipartimento di Energia, Ingegneria ambientale e chimica.

"Il processo di sintesi consente anche l'aggiunta alla schiuma di altri materiali nanostrutturati che aumenteranno il tasso di distruzione dei batteri e di altri contaminanti, e renderlo sicuro da bere. Esploreremo anche altre applicazioni per queste nuove strutture".