Mokslo ir technologijų pasaulis

Amerikiečių kompanija „Lockheed Martin“, kuri daugeliui žinoma kaip karinių reaktyvinių lėktuvų ir įvairių raketų kūrėja ir gamintoja, skelbia išradusi inovatyvų jūros vandens gėlinimo būdą, kuris yra žymiai pigesnis ir efektyvesnis už dabar naudojamą atvirkštinio osmoso būdą. Naujosios technologijos pagrindas – grafenas.

Kaip pranešė agentūra „Reuters“, kompanija „Lockheed Martin“ sukūrė labai našų vandens filtrą, kuriame naudojama inovatyvi šiuolaikinių nanotechnologijų pagrindu sukurta medžiaga grafenas. Ši stebuklinga daugelio vadinama medžiaga, specialistų nuomone, netolimoje ateityje galėtų tiesiog revoliucionizuoti mūsų gyvenimą. Vis dažniau galima užgirsti apie naujas įdomias jos taikymo sritis.

Pasak „Lockheed Martin“ inžinierių, jie esą sugalvojo labai efektyvų vandens filtravimo mechanizmą, kurį taikant vandens filtrų gamyboje užtenka tiktai turėti plonų anglies membranų su mažytėmis maždaug vieno nanometro (nanometras – tai milijardinė metro dalis) dydžio skylutėmis. Šios skylutės yra tokios mažos, kad pro jas pralįsti gali tiktai vandens molekulės. Kadangi jūros vandenyje esančių druskų molekulės yra gerokai didesnės už vandens molekules, druskoms grafeno membranos sukurtasis barjeras lieka neįveikiamas.

Technologijos pagrindas – grafenas

Grafenas – tai grynos anglies vieno atomo storio korio pavidalo gardelę turintys lakštai. Prastumti jūros vandenį pro tokį medžiagos sluoksnį reikia žymiai mažesnių energijos sąnaudų nei per kelių atomų storio membraną. Iš esmės, šias sąnaudas sudaro tik druskos molekulių atskyrimo nuo vandens molekulių energija.

Tokios vandens filtravimo technologijos įdiegimas silpnai išsivysčiusiose nuolatinį gėlo vandens stygių jaučiančiose šalyse leistų pastarosioms apsieti be egzotiškų ir brangių vandens pumpavimo stočių, kurios reikalingos dabartiniu metu naudojamuose vandens gėlinimo įrenginiuose. Kaip žinia, šie įrenginiai veikia vadinamojo atvirkštinio osmoso principu.

„Grafenas yra net 500 kartų plonesnis ir apie tūkstantį kartų stipresnis už šiuolaikinius rinkoje esančius geriausius filtrus, – aiškino vienas iš šio išradimo autorių inžinierius Johnas Stetsonas. – Vandeniui gėlinti naudojant grafeno membranas, energijos ir slėgio druskai išfiltruoti reikia maždaug šimtą kartų mažiau nei atvirkštinio osmoso atveju.“

Švaraus geriamojo vandens problema kuo toliau, tuo labiau įgyja pasaulinės problemos mastą. Jungtinių Valstijų žvalgybos tarnybų pernai paskelbtoje ataskaitoje pabrėžiama, kad kylanti konkurencija dėl vandens šaltinių gali lemti labai didelius politinius nestabilumus JAV svarbiuose pasaulio regionuose.

Šioje ataskaitoje teigiama, kad laikotarpiu iki 2040 metų turimi gėlo vandens ištekliai dėl neracionalaus jų naudojimo ims nebepatenkinti nuolat didėjančių jo poreikių. Su vandeniu susijusios problemos galingiausioms pasaulio valstybėms nebeleis nekliudomai gaminti maisto produkcijos ir generuoti elektros energijos.

Praeitais metais paskelbtoje Jungtinių Tautų ataskaitoje skelbiama, jog maždaug 780 milijonų žmonių visame pasaulyje neturi galimybės apsirūpinti švariu geriamuoju vandeniu.

„Viena iš pasaulio saugumo sričių, kurios mums labai rūpi, yra saugaus ir nebrangaus geriamojo vandens problema, – sako Lockheed Martin inovatyvių medžiagų verslo padalinio vadovas Tomas Notaro‘as. – Didėjant išsivysčiusių valstybių skaičiui kasdieniam vartojimui skirto vandens gavimo problema pamažu darosi vis aštresnė.“

„Lockheed Martin“ inžinieriai turės įveikti dar nemažai kliūčių, kol iš grafeno pagaminti filtrai bus pradėti gaminti masiškai. Dirbant su plona medžiaga išvengti jos broko beveik neįmanoma. Taip pat nemažai pastangų teks įdėti, kol procesas bus pritaikytas masinei gamybai. Šiuo metu inžinieriai tobulina skylučių grafene darymo mechanizmą.

Kol kas nežinoma, ar šioje srityje kompanija turi kokių nors konkurentų. Tačiau šia technologija užsiima ne viena mokslininkų komanda.

Masačusetso technologijos instituto (MIT) Medžiagų mokslo ir inžinerijos fakulteto (Department of Material Science and Engineering) docentas Jeffrey‘is Grossmanas, kuris tyrinėja filtrams skirtas grafeno membranas, teigia kol kas nieko negirdėjęs apie „Lockheed Martin“ darbus. Tačiau, jo nuomone, grafeno lakštų su nanometrinėmis skylutėmis gamybos metodo sukūrimas labai padidintų jūros vandens gėlinimo proceso našumą.

„Pavykus sukurti [grafeno] membraną, kurios struktūra visiškai kitokia nei šiuo metu naudojamų membranų, jos pralaidumą būtų galima padidinti daugiau nei dviem eilėmis (100 kartų)“, – kalbėjo Grossmanas.

Plačiau apie MIT mokslininkų pasiekimus šioje srityje galima pasiskaityti čia.