Aż 71 proc. powierzchni Ziemi jest pokryte wodą. Jednak zaledwie 2,5 proc. jej zasobów nadaje się do picia, a co gorsza - ich jakość się pogarsza. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) i Fundusz Narodów Zjednoczonych na rzecz Dzieci (UNICEF) podają, że ok. 2 mld ludzi na świecie nie ma dostępu do wody pitnej, a dziennie ok. 6 tys. dzieci umiera z powodu chorób wywołanych przez wypicie skażonej wody.
Nie jest jednak tak, że nie możemy nic z tym zrobić. Bo nawet zanieczyszczoną czy słoną wodę można uzdatnić. Wykorzystuje się w tym celu specjalistyczne filtry albo metodę odwróconej osmozy. Te sposoby są skuteczne, jednak drogie. Nie pozwalają także uzyskać ultraczystej wody (zawierającej śladowe ilości jonów), która jest niezbędna do produkcji farmaceutyków, chemikaliów czy elektroniki. Ten rodzaj wody uzyskuje się podczas dejonizacji.
Obecnie na popularności zyskuje elektrodejonizacja: w procesie wykorzystuje się prąd elektryczny. Można ją porównać do sytuacji, w której musimy wydobyć szpilki (zanieczyszczenia), które wpadły nam do płynu - jednym ze sposobów osiągnięcia celu byłoby np. użycie magnesu. Przy czym elektrodejonizacja daje większe możliwości, bo dzięki zastosowaniu odpowiednich parametrów prądowych do przyciągania określonych jonów atomów lub cząsteczek można uzyskać wodę o określonych właściwościach. Na przykład profesjonalni bariści mogliby wskazać, jaki powinien być skład wody (jakie jony powinna zawierać), by kawa zaparzona w ekspresie była najsmaczniejsza.
Mieć miedź [EUREKA! DGP]
Mieć miedź [EUREKA! DGP]

Zobacz również
Reklama
Problemem w tej metodzie są elektrody. Muszą być odporne chemicznie oraz mechanicznie, dobrze przewodzić prąd i nie uwalniać szkodliwych substancji. Najczęściej wykonywane są z bardzo drogiego tytanu pokrytego warstwą metali ziem rzadkich, przez co urządzenia do elektrodejonizacji wody są kosztowne. To się może zmienić za sprawą wynalazku naukowców z Politechniki Łódzkiej pod kierownictwem dr. hab. inż. Konrada Dybowskiego. Wymyślili oni sposób wytwarzania elektrod z wykorzystaniem zredukowanego tlenku grafenu. Rozwiązanie opracowano dzięki finansowemu wsparciu UE z Programu Operacyjnego „Inteligentny Rozwój” oraz dzięki współpracy z łódzką firmą Amii sp. z o.o. produkującą urządzenia do uzdatniania wody.
Dlaczego rozwiązanie jest przełomowe? Z uwagi na właściwości grafenu - jest bardzo wytrzymały, doskonale przewodzi prąd oraz jest odporny chemicznie. Przy czym warto wiedzieć, że wielkopowierzchniowy grafen nie byłby tańszy od tytanu. Ale łódzcy naukowcy znaleźli sposób na to, by zjeść ciastko i mieć (grafenowe) ciastko. Zredukowany tlenek grafenu uzyskują poprzez utlenianie grafitu, który jest de facto zlepkiem wielu warstw grafenu. Następnie trzeba te warstwy rozdzielić i z tego materiału wyrzucić możliwie jak najwięcej grup tlenowych. - Na końcu uzyskujemy zredukowany tlenek grafenu, który jest znacznie tańszy w produkcji i łatwiejszy w praktycznym wykorzystaniu, a jednocześnie posiada praktycznie wszystkie jego unikatowe właściwości - mówi Dybowski. Taki grafen spaja się następnie z podłożem wykonanym z włókien węglowych w osnowie żywicy epoksydowej (wytrzymały i lekki materiał, wykorzystywany chociażby do produkcji ram rowerowych). I tak powstają elektrody do dejonizacji, mogące oczyszczać wodę z ok. 98 proc. jonów.
Wynalazek uzyskał już prawa ochronne. - Obecnie jesteśmy na etapie prac przedwdrożeniowych i testowania prototypów. Poszukujemy partnera, który mógłby uruchomić linię produkcyjną - konkluduje Konrad Dybowski.
Eureka! DGP



Trwa dziewiąta edycja konkursu „Eureka! DGP - odkrywamy polskie wynalazki”. Do udziału zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Od dziś do czerwca w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej. Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi na specjalnej gali pod koniec czerwca, zaś podsumowanie cyklu ukaże się w Magazynie DGP. Główną nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki - firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR PL SA (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej), ufundowana przez organizatora. Strona internetowa konkursu: eureka.dziennik.pl