นักวิทยาศาสตร์สร้างแผ่นกรองจากกราฟีนใช้เปลี่ยนน้ำทะเลเป็นน้ำดื่ม

นักวิจัยประสบความสำเร็จที่เป็นจุดเปลี่ยนสำคัญในการค้นหาวิธีที่มีประสิทธิภาพในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล ด้วยการประดิษฐ์แผ่นกราฟีนออกไซด์ที่สามารถแยกเกลือออกจากน้ำทะเลได้เป็นอย่างดี

แม้ว่าขณะนี้จะทำได้แค่ในห้องแล็บเท่านั้น แต่มันก็ได้แสดงให้เห็นว่าในวันหนึ่งข้างหน้าเราจะสามารถเปลี่ยนน้ำทะเลที่เป็นแหล่งทรัพยากรที่เรามีมากที่สุด ให้เป็นสิ่งที่เราขาดแคลนมากที่สุดอย่างหนึ่งได้ นั่นคือน้ำสะอาดสำหรับดื่ม

ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในสหราชอาณาจักรที่นำโดย Rahul Nair ได้แสดงให้เห็นว่าแผ่นกรองที่ประดิษฐ์ขึ้นใหม่นี้สามารถกรองแยกเกลือออกจากน้ำทะเลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขั้นถัดไปก็คือการทดสอบเปรียบเทียบกับแผ่นกรองแยกเกลือที่มีอยู่แล้ว

“การทำแผ่นกรองที่มีรูพรุนขนาดเท่าๆกันและขนาดเล็กลงถึงระดับอะตอมให้เป็นจริงได้ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญและจะเปิดช่องทางใหม่สำหรับความเป็นไปได้ในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเทคโนโลยีการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลให้ดียิ่งขึ้น” Nair กล่าว

แผ่นกรองที่ทำจากกราฟีนออกไซด์จะมีรูพรุนขนาดเล็กมากระดับนาโนเมตร เปรียบเสมือนช่องของตะแกรงที่อนุญาตให้โมเลกุลของน้ำผ่านได้แต่โมเลกุลของเกลือผ่านไม่ได้

ที่จริงมีหลายทีมวิจัยที่ได้สร้างแผ่นกรองกราฟีนออกไซด์เพื่อใช้แยกเกลือแต่ยังไม่ประสบความสำเร็จ เนื่องจากเมื่อแผ่นกราฟีนแช่อยู่ในน้ำจะเกิดการบวมทำให้อนุภาคของเกลือผ่านออกไปได้

ทีมวิจัยที่แมนเชสเตอร์เอาชนะปัญหานี้ด้วยการสร้างผนังอีพ็อกซี่เรซินที่ด้านหนึ่งของแผ่นกรองซึ่งจะช่วยไม่ให้แผ่นกรองบวมเมื่ออยู่ในน้ำ ทำให้พวกเขาควบคุมขนาดของรูพรุนของแผ่นกรองได้อย่างแม่นยำ สามารถสร้างรูที่มีขนาดเล็กมากพอที่จะกรองเกลือทั้งหมดออกจากน้ำ

แผ่นกรองที่มีรูพรุนขนาดเล็กมากๆนี้ไม่เพียงแต่จะทำให้น้ำทะเลสะอาดจนดื่มได้เท่านั้น มันยังทำให้โมเลกุลของน้ำไหลผ่านแผ่นกรองได้เร็วขึ้นอีกด้วย

“เมื่อรูพรุนมีขนาดราว 1 นาโนเมตร ซึ่งใกล้เคียงมากกับขนาดโมเลกุลของน้ำ โมเลกุลของน้ำจะเกิดการเรียงตัวต่อเนื่องกันคล้ายกับขบวนรถไฟ ทำให้น้ำเคลื่อนที่เร็วขึ้น” Nair อธิบาย

ปัจจุบันมีโรงงานผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลหลายแห่งทั่วโลกที่ใช้แผ่นกรองที่ทำจากโพลิเมอร์ในการแยกเกลือ แต่มันยังมีประสิทธิภาพต่ำมากและมีราคาแพง ดังนั้นการค้นหาวิธีที่ทำได้เร็วกว่า ถูกกว่า และง่ายกว่าจึงเป็นเป้าหมายสำคัญของนักวิจัย

สภาพอากาศของโลกที่เปลี่ยนแปลงไปจะทำให้น้ำทะเลยิ่งมีปริมาณเพิ่มมากขึ้น มีการคาดการณ์ว่าการละลายของแผ่นน้ำแข็งกว้างใหญ่บนเกาะกรีนแลนด์จะทำให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น 3.8 ซม.ภายในปี 2100 และหากมันละลายทั้งหมดจะทำให้น้ำทะเลสูงขึ้นถึง 7.3 เมตร

แต่ในเวลาเดียวกันน้ำสะอาดสำหรับดื่มกลับยังคงหายากในหลายพื้นที่ทั่วโลก  ยูเอ็นคาดว่าภายในปี 2025 จะมีประชากรโลกถึง 14% ที่จะต้องเผชิญกับปัญหาการขาดแคลนน้ำ และในหลายประเทศเหล่านั้นไม่สามารถจะมีโรงงานผลิตน้ำจืดขนาดใหญ่ได้

นักวิจัยหวังว่าแผ่นกรองกราฟีนที่ผลิตได้ง่ายและราคาไม่แพงจะสามารถปฏิวัติวงการกรองน้ำ และเพิ่มทางเลือกที่ราคาไม่แพงสำหรับประเทศกำลังพัฒนา яндекс

 

ข้อมูลและภาพจาก  sciencealert, manchester.ac.uk