In precedenza le membrane all'ossido di grafene si erano dimostrate completamente impermeabili a tutti i solventi ad eccezione dell'acqua. Però, uno studio pubblicato su Materiali della natura , ora mostra che possiamo adattare le molecole che passano attraverso queste membrane semplicemente rendendole ultrasottili.

Il team di ricerca guidato dal professor Rahul Nair presso il National Graphene Institute e la School of Chemical Engineering and Analytical Science dell'Università di Manchester ha adattato questa membrana per consentire il passaggio di tutti i solventi ma senza compromettere la sua capacità di setacciare le particelle più piccole.

Nelle membrane ultrasottili di nuova concezione, i fogli di ossido di grafene sono assemblati in modo tale che i fori di spillo formati durante l'assemblaggio siano interconnessi da nanocanali di grafene, che produce un setaccio su scala atomica che consente il grande flusso di solventi attraverso la membrana.

Questa nuova ricerca consente l'espansione nelle applicazioni delle membrane a base di grafene dalla desalinizzazione dell'acqua di mare alla nanofiltrazione di solventi organici (OSN). A differenza della desalinizzazione dell'acqua di mare, che separano i sali dall'acqua, La tecnologia OSN separa i composti organici caricati o non caricati da un solvente organico.

Come esempio, Gli scienziati di Manchester hanno dimostrato che le membrane all'ossido di grafene possono essere progettate per rimuovere completamente vari coloranti organici piccoli quanto un nanometro disciolti in metanolo.

Il prof. Nair ha detto, "Solo per divertimento, abbiamo persino filtrato whisky e cognac attraverso la membrana di ossido di grafene. La membrana lasciava passare l'alcol ma rimuoveva le molecole più grandi, che dà il colore ambrato. Il whisky chiaro ha un odore simile al whisky originale ma non ci è permesso berlo in laboratorio, comunque è stato un divertente esperimento del venerdì sera!"

Le membrane di nuova concezione non solo filtrano le piccole molecole, ma aumentano l'efficienza di filtrazione aumentando la portata del solvente.

Il prof. Nair ha aggiunto:"La separazione chimica è tutta una questione di energia, vari processi di separazione chimica consumano circa la metà del consumo energetico industriale. Qualsiasi nuovo processo di separazione efficiente ridurrà al minimo il consumo di energia, che ora è molto richiesto. Entro il 2030, si prevede che il mondo consumerà il 60% in più di energia rispetto a oggi".

Dott. Su, che ha guidato l'esperimento ha aggiunto "Le membrane sviluppate non sono utili solo per filtrare l'alcol, ma la dimensione precisa del setaccio e l'elevato flusso aprono nuove opportunità per separare molecole da diversi solventi organici per le industrie chimiche e farmaceutiche. Questo sviluppo è particolarmente importante perché la maggior parte delle membrane a base di polimeri esistenti sono instabili nei solventi organici, mentre la membrana sviluppata all'ossido di grafene è altamente stabile".

Le membrane all'ossido di grafene sviluppate presso il National Graphene Institute hanno attirato l'attenzione diffusa per le applicazioni di filtrazione e desalinizzazione dell'acqua, fornendo una potenziale soluzione alla scarsità d'acqua.

Utilizzando membrane ultrasottili, questo è il primo esperimento chiaro per mostrare come altri solventi possono essere filtrati, dimostrando che esiste il potenziale per la nanofiltrazione di solventi organici.

Grafene:il primo materiale bidimensionale al mondo è noto per i suoi versatili superlativi, può essere sia idrofobo che idrofilo, più forte dell'acciaio, flessibile, pieghevole e un milione di volte più sottile di un capello umano.

Questa ricerca ha cambiato la percezione di cosa sono capaci le membrane di ossido di grafene e come possiamo usarle. Essendo in grado di progettare queste membrane per filtrare molecole o solventi specifici, apre nuovi potenziali usi che in precedenza non sono stati esplorati.