غشاهای گرافنی می توانند متان را از یک آلوده کننده محیط زیست به منبعی از انرژی تبدیل کنند

جامعه جهانی در مورد گزارش‌هایی که از فوران متان از کف اقیانوس قطب شمال می‌شود، نگران است اما این مقادیر به طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از آنچه که از محل دفن پسماندهای خودمان آزاد می‌شود،‌ هستند. مقداری از این گازها برای تولید پاک الکتریسیته جمع‌آوری و سوزانده می‌شوند ولی اکنون ماده شگفت‌انگیز گرافن می‌تواند این کار را بسیار گسترش دهد.

متان توسط باکتری‌های غیرهوازی تولید می‌شود که مواد آلی را در صورت عدم وجود اکسیژن نیز تجزیه می‌کنند. تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهرهای بزرگ،‌ محیط ایده‌آلی را فراهم می‌کنند که باعث می‌شود سالانه حدود 25 میلیون تن متان تولید شود.

جمع‌آوری و سوزاندن این متان مانع از رسیدن آن به اتمسفر می‌شود، جایی که این گاز گلخانه‌ای بسیار قدرتمندتر از دی اکسید کربن عمل می‌کند. اگر این انرژی تولید شده استفاده شود،‌ می‌توان آن را جایگزین سوخت‌های فسیلی کرد. از طرف دیگر، زیست گازهای جمع‌آوری شده از پسماندها، غالبا حاوی ناخالصی‌هایی مانند دی اکسید کربن است که مانع استفاده از آن‌ها می‌شود. دکتر راکش جشی^[1] از دانشگاه New South Wales نشان داده است که غشاهای گرافنی می‌توانند متان را از سایر گازها به طرز مؤثری جدا کنند. این عمل باعث می‌شود تا بتوان متان آزاد شده از پسماندها را برخلاف آنچه که الان وجود دارد، جمع‌آوری کرده و سوزاند.

نکته جالب اینجاست که جشی کار بر روی متان را آغاز نکرد. در عوض وی در تلاش بود تا از گرافن( تک لایه‌های کربن در یک شبکه شش ضلعی) استفاده کرده و به اداره آب سیدنی کمک کند تا روند تصفیه آب خود را با استفاده از خروج مواد آلی از فاضلاب بهبود بخشیده و آن را قابل شرب گرداند. جشی نشان داد که گرافن نسبت به روش‌های قبلی این قابلیت را دارد که 99 درصد از ناخالصی‌ها را از طریق تصفیه آب جدا کند.

در این فرآیند، جشی متوجه شد که اداره آب سیدنی نیز در حال فیلتر کردن زیست گاز برای تامین انرژی عملیات خودش است. از این رو، وی تصمیم گرفت تا بررسی کند که آیا می‌توان با تنظیم اندازه سوراخ‌های موجود در ساختار لانه زنبوری گرافن، نتیجه بهتری می‌توان گرفت یا خیر. او نه تنها این موضوع را به اثبات رساند، بلکه به IFLscience نیز گفت که غشا گرافنی ارزان‌تر از گزینه‌های موجود است.

اگر چه متان در هنگام سوختن، دی اکسید کربن تولید می‌کند ولی این گاز تولید شده از فاضلاب و پسماندها، در نهایت از بین می‌رود و تبدیل به یک منبع انرژی با اثر خنثی گلخانه‌ای می‌شود. از طرف دیگر، گیاهان نیز این دی اکسید کربن را مصرف خواهند کرد. این منبع تولید انرژی می‌تواند کمبود شبکه‌های برق تجدیدپذیر در دوره‌هایی با آفتاب و باد کم را جبران کند.

تا کنون اثر بخشی این تکنیک فقط در مقیاس آزمایشگاهی نشان داده شده است اما دکتر هری بوستامانته^[2] اداره آب سیدنی در این زمینه با امیدواری گفت: “ استفاده از گرافن باعث خواهد شد تا مقادیر بیشتری از متان را جمع‌آوری کرده و حتی مصارفی فراتر از آنچه که در آب سیدنی دارد، پیدا کند. برای مثال می‌توان از این متان تولید شده به عنوان سوخت اتوبوس‌ها استفاده کرد. “

محققان فراتر از این نیز فکر می‌کنند. جشی به IFLscience می‌گوید: “ ایده جمع‌آوری گاز تولید شده به وسیله تالاب‌های طبیعی و جدا کردن متان، یکی از اهداف آینده خواهد بود. “

[1] Rakesh Joshi

[2] Dr.Heri Bustamante