Um novo material pode gerar hidrogênio, produzir água limpa e até mesmo criar energia.
Ficção científica? Dificilmente, e há mais - Também pode dessalinizar a água, ser usado como membranas de filtração de água flexíveis, ajudar a recuperar energia a partir de resíduos da dessalinização de água salgada, ser transformado em células solares flexíveis e também pode dobrar a vida útil de baterias de íon de lítio. Com as suas excelentes capacidades de matar bactérias, também pode ser usado para desenvolver um novo tipo de curativo antibacteriano.
Cientistas da Nanyang Technological University (NTU), liderado pelo professor Darren Sun conseguiram desenvolver um nanomaterial revolucionário que pode fazer tudo o exposto, e com um custo muito baixo em comparação com a tecnologia existente.
Esta descoberta que tomou Prof Sun cinco anos para desenvolver é apelidado o Dióxido de Titânio Multi-uso (TiO2). Ele é formado por transformar cristais de dióxido de titânio em nanofibras patenteadas, que pode então ser facilmente fabricados em membranas de filtro flexíveis patenteados que inclui uma combinação de carbono, cobre, zinco ou estanho, de acordo com a especificação do produto final.
Esta descoberta que tomou Prof Sun cinco anos para desenvolver é apelidado o Dióxido de Titânio Multi-uso (TiO2). Ele é formado por transformar cristais de dióxido de titânio em nanofibras patenteadas, que pode então ser facilmente fabricados em membranas de filtro flexíveis patenteados que inclui uma combinação de carbono, cobre, zinco ou estanho, de acordo com a especificação do produto final.
O dióxido de titânio é um material barato e abundante, que tem sido provado cientificamente que têm a capacidade de acelerar a reação química (fotocatalítico) e também é capaz de se ligar facilmente com água (hidrofílica).
Mais de 70 artigos científicos sobre o trabalho Prof Sun em dióxido de titânio foram publicados nos últimos cinco anos, os últimos artigos estão sendo publicados em Water Research, Energy and Environmental Science, e Journal of Materials Chemistry.
Mais de 70 artigos científicos sobre o trabalho Prof Sun em dióxido de titânio foram publicados nos últimos cinco anos, os últimos artigos estão sendo publicados em Water Research, Energy and Environmental Science, e Journal of Materials Chemistry.
Com a população mundial que deve chegar a 8,3 bilhões até 2030, haverá um enorme aumento na demanda global por energia e alimentos em 50 por cento e 30 por cento para a água potável (Population Institute report, titled 2030: The “Perfect Storm” Scenario).
"Enquanto não há nenhuma bala de prata para resolver dois dos maiores desafios do mundo: a energia renovável barata e uma oferta abundante de água limpa, a nossa membrana multi-uso individual chega perto, com sua nanopartículas de dióxido de titânio sendo um importante catalisador na descoberta de tais soluções" , "Prof Sun disse. "Com a nosso nanomaterial único, esperamos ser capazes de ajudar a converter resíduos de hoje em recursos de amanhã, como água limpa e energia.".
O dióxido de titânio multi-uso do Prof. Sun pode:
1. simultaneamente produzir hidrogênio e água limpa quando exposto à luz solar
2. ser transformado em um membrana de filtração de baixo custo, flexível, que é anti-incrustante
3. dessalinizar a água como um alto fluxo a frente de membrana de osmose
4. recuperação de energia a partir de resíduos da dessalinização de água salgada e de águas residuais
5. ser feito em uma célula solar flexível de baixo custo para gerar eletricidade
6. dobrar a vida de uma bateria quando usado como ânodo em Bateria iônica de lítio
7. matar micróbios nocivos, conduzindo a novos curativos antibacterianos
1. simultaneamente produzir hidrogênio e água limpa quando exposto à luz solar
2. ser transformado em um membrana de filtração de baixo custo, flexível, que é anti-incrustante
3. dessalinizar a água como um alto fluxo a frente de membrana de osmose
4. recuperação de energia a partir de resíduos da dessalinização de água salgada e de águas residuais
5. ser feito em uma célula solar flexível de baixo custo para gerar eletricidade
6. dobrar a vida de uma bateria quando usado como ânodo em Bateria iônica de lítio
7. matar micróbios nocivos, conduzindo a novos curativos antibacterianos
Como o material foi encontrado
O Prof Sun tinha inicialmente utilizado dióxido de titânio com óxido de ferro para fazer membranas de filtração de água anti-bacteriana para resolver biocontaminação - o crescimento de bactérias que entopem os poros das membranas, obstruindo o fluxo de água.
Durante o desenvolvimento da membrana, a equipe do Prof. Sun também descobriu que ela poderia funcionar como fotocatalisador, transformando águas residuais em hidrogênio e oxigênio sob a luz solar e ainda produzir água limpa. Esse efeito separação da água é geralmente causada por platina, um metal precioso que é caro e raro.
"Com essa descobertaé possível concorrentemente ao tratamento de águas residuais ter uma opção muito mais barata de armazenar energia solar na forma de hidrogênio de modo que possa estar disponível a qualquer hora do dia ou da noite, independentemente de o sol esteja brilhando ou não, o que o torna verdadeiramente uma fonte de combustível limpo ", disse o O Prof Sun.
"A partir de agora, estamos conseguindo uma eficiência muito alta de cerca de três vezes mais do que se tivéssemos usado platina, mas a um custo muito menor, permitindo a produção de hidrogênio barato. Além disso, podemos simultaneamente produzir água limpa para próximo do custo zero de energia, o que pode mudar o nosso sistema de recuperação de água corrente todo o mundo para as futuras cidades habitáveis ".
O hidrogénio é um combustível limpo, o qual pode ser usado para células de combustível de automóveis ou em centrais de energia para gerar eletricidade.
Produzindo hidrogênio e água limpa
Esta descoberta, que foi publicado recentemente na revista científica, Water Research, mostrou que uma pequena quantidade de nanomaterial (0,5 gramas de nanofibras de dióxido de titânio tratados com óxido de cobre), pode gerar 1,53 ml de hidrogénio em uma hora, quando imerso em um litro de de águas residuais. Esta quantidade de hidrogénio produzido é três vezes maior do que quando é usada platina na mesma situação.
Dependendo do tipo de águas residuais, a quantidade de hidrogénio gerado pode ser de até 200 mililitros por hora. Também para aumentar a produção de hidrogénio, mais nanomaterial podem ser utilizados em maiores quantidades de águas residuais.
Produzindo membranas de osmose flexíveis de baixo custo
Não só pode as partículas de dióxido de titânio ajudar a quebrar a água , elas também podem fazer membranas de filtro de água hidrofílico - permitindo que a água flua através dela facilmente, enquanto rejeita contaminantes externos, incluindo os de sal tornando-o perfeito para dessalinização da água.
Esta descoberta foi publicada recentemente na revista do mês passado de Energia e Ciências Ambientais. Este é o primeiro relatório de nanofibras de TiO2 e partículas usados em avanço ao sistema de membrana para osmose para a produção de água potável e de geração de energia.
Produzindo novos curativos antibacterianos
Com as suas propriedades anti-microbianas e de baixo custo, a membrana pode também ser usada para fazer bandagens anti-bacterianas respiráveis o que não só previnem infecções e combatem a infecção em feridas abertas, mas também promovem a cura, permitindo que o oxigénio penetre através do emplastro.
As propriedades dos materiais da membrana também são semelhantes aos polímeros usados para fazer curativos plásticos atualmente à venda no mercado.
Produzindo células solares flexíveis de baixo custo
Os projetos de pesquisa têm demonstrado que, quando tratado com outros materiais ou transformada em uma outra forma, tais como cristais, o dióxido de titânio pode ter outras utilizações, como em células solares.
Ao fazer uma folha dedióxido de titânio preto policristalino a equipe O Prof Sun foi capaz de fazer uma célula solar flexível, que pode gerar eletricidade a partir dos raios do sol.
Próximo passo - a comercialização
O Prof Sun e sua equipe de 20, que inclui seis alunos de graduação, 10 alunos de doutoramento e quatro pesquisadores, estão trabalhando para desenvolver ainda mais o material, enquanto simultaneamente procuram uma empresa start-up para comercializar o produto.
Eles também estão procurando colaborar com parceiros comerciais para acelerar o processo de comercialização.
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