محققین انستیتو فناوری جورجیا، با استفاده از اکسید گرافن، روش جدیدی توسعه داده‌اند که هزینه‌های انرژی در صنعت کاغذ را به شکل قابل توجهی کاهش می‌دهد. آن‌ها برای بازیافت فرآیند پالپ‌سازی، از سیستم فیلتراسیون جدید و کم‌مصرفی استفاده نموده‌اند که مبتنی بر غشاهای اکسید گرافن می‌باشد. با بهره‌گرفتن از این روش جدید، امکان فیلتراسیون مؤثر آب، حتی در غلظت‌های شیمیایی بالاتر نیز فراهم شده و در نتیجه، هزینه‌های مربوط به انرژی، به شکل قابل توجهی تحت تأثیر قرار می‌گیرد.

در صنعت کاغذ، برای تولید تفاله سلولز درختان، از مقادیر زیادی آب استفاده می‌شود. آب خارج شده از فرآیند پالپ‌سازی، حاوی محصولات جانبی آلی و مواد شیمیایی غیرآلی بوده و معمولاً کارخانه‌های کاغذسازی، برای استفاده مجدد از آب و مواد شیمیایی، از جوشاندن آب و جداسازی مواد شیمیایی استفاده می‌کنند. اگرچه جداسازی آب توسط تبخیرکننده‌ها یا اواپراتورها (Evaporator) مؤثرتر است، اما این دستگاه‌ها انرژی فراوانی مصرف می‌کنند. برای مثال، آمریکا دومین تولیدکننده بزرگ کاغذ و مقوا در جهان است و تخمین زده می‌شود که تقریباً در 100 کارخانه کاغذسازی فعال این کشور، سالیانه حدود 0.2 کوآد «BTU» (یک کوآد، برابر با 10 به توان 15 است)، انرژی برای بازیافت آب مصرف می‌گردد. این عدد، زمانی چشمگیرتر جلوه می‌کند که بدانیم، طبق برآوردهای صورت گرفته، کل مصرف انرژی صنعتی آمریکا در سال 2019 میلادی، برابر با 26.4 کوآد بوده است.

راهکار جایگزین، استفاده از غشاهای فیلتراسیون کم‌مصرف برای بازیافت آب است. اما ممبران‌های پلیمری معمولی که از چند دهه قبل به صورت تجاری در دسترس می‌باشند، نمی‌توانند در شرایط سخت و غلظت‌های شیمیایی بالا که در پسآب‌ها و بسیاری دیگر از کاربردهای صنعتی وجود دارد، مقاومت کنند. همین موضوع، موجب شد تا یک همکاری فناورانه بزرگ بین دانشگاه، نهادهای دولتی و صنعت شکل گرفته که نتیجه نهایی آن، ممبران‌های اکسید گرافن با کارکرد مطلوب و کاهش قابل‌توجه مصرف انرژی می‌باشد.

سانکار نایر (Sankar Nair)، از محققین اسنتیتو فناوری جورجیا می‌گوید: «اکسید گرافن، دارای ویژگی‌های قابل‌توجهی است که به آب اجازه می‌دهد تا بسیار سریع‌تر از ممبران‌های معمولی، از آن عبور کند. اما سؤال اینجا است که چگونه می‌توان ممبران‌های اکسید گرافن را در شرایط واقعی و با غلظت شیمیایی بالا بکار گرفت تا بتوانند کاربرد صنعتی داشته باشند».

اعضای تیم تحقیق، با استفاده از تکنیک‌های جدید ساخت، ریزساختار ممبران اکسید گرافن را به گونه‌ای کنترل نمودند که به آن‌ها امکان ادامه فیلتراسیون مؤثر آب حتی در غلظت‌های شیمیایی بالاتر را می‌دهد. این تحقیق که با حمایت وزارت انرژي آمريكا، كنسرسيوم صنعتي شرکت‌های توليد محصولات جنگلي و مؤسسه محصولات زيستي تجديدپذير جورجياتك انجام گرفته، بسیاری از صنایع دارای مصارف بالای آب را متأثر می‌سازد. بنا بر بررسی‌های صورت گرفته، این سیستم نانویی جدید، می‌تواند صرفه‌جویی تقریباً 30 درصدی در هزینه‌های جداسازی در صنعت آب را محقق سازد.

مرجع: «Nanowerk»