Výzkum a vývoj ekologického filtru pitné vody s použitím nanovrstvy grafenu

Hlavním cílem projektu je výzkum a vývoj ekologického a velmi účinného filtru pitné vody pro domácnosti na bázi adsorpce škodlivých látek na nanovrstvě grafenu. Nejčastěji používaným substrátem pro filtraci pitné vody v domácnostech je v současnosti aktivní uhlí, které ale není dostatečně účinné a neodstraní z vody všechny kontaminující látky. Další možností je použití uhlíkových nanotrubiček, ty se však využívají pouze minimálně, protože jsou velmi drahé. Předmětem předkládaného projektu tak bude VaV nového filtračního materiálu na bázi grafenu, který bude účinnější než aktivní uhlí a uhlíkové nanotrubičky. Zároveň bude finančně dostupný. V poslední době se oblast výzkumu sanace vody v nanoměřítku prostřednictvím materiálů s nanokanály nebo nanopóry těší stále většímu zájmu. V této souvislosti je často věnována pozornost uhlíkovým nanomateriálům, jako jsou například uhlíkové nanotrubičky a grafen. Materiály na bázi grafenu, jako je grafenoxid a jeho deriváty, jsou relativně dostupné (dostupnější než uhlíkové nanotrubičky), zároveň lze poměrně snadno řídit jejich strukturu, velikost a povrchovou chemii, pročež se jeví coby slibné materiály pro klíčové součásti filtračních systémů nové generace. Organické kontaminující látky, jako jsou léčiva, pesticidy, výrobky osobní hygieny, perfluorované sloučeniny a těžké kovy, představují velkou hrozbu pro lidské zdraví a ekosystém. Jednou z nejnovějších sledovaných tříd sloučenin jsou mikropolutanty, které jsou odolné vůči konvenčním systémům úpravy vody a končí ve vodním prostředí a pitné vodě v nízkých koncentracích. V současné době představují mikropolutanty spolu s pesticidy nejvýznamnější hrozbu pro jakost pitné vody. Mikropolutanty jsou látky, které se ve vodě vyskytují v řádech nanogramů až mikrogramů a jsou špatně odstranitelné. Mnoho z nich by mohlo být potenciálně karcinogenních, teratogenních , s embryotoxickými účinky , některé jsou extrémně stabilní a může docházet k jejich akumulaci v životním prostředí. Bylo však prokázáno, že adsorbenty na bázi grafenu jsou při odstraňování mikropolutantů účinné a přispívají tak ke snižování zdravotních hrozeb. Díky mimořádným schopnostem grafenu adsorbovat poměrně rychle organické látky by měl být řádově účinnější než kterýkoliv jiný filtr na trhu. Tím by měl poskytovat ještě lepší filtrační vlastnosti při zachování prospěšných látek (například minerálů typu vápník či hořčík) a uživatelům zajistit kvalitní vodu. Také by mohl být dostupnější pro širší spektrum domácností, a to díky nižší ceně grafenu v porovnání s uhlíkovými nanotrubičkami. Výstupem předkládaného projektu bude nový filtr na pitnou vodu na bázi adsorpce škodlivých látek na nanovrstvě grafenu. Jedná se o udržitelné řešení aplikující nejmodernější technologie, které zvýší kvalitu života mnoha uživatelů. Na projektu se bude podílet také výzkumný tým Technické univerzity v Liberci (dále jen „TUL“), který již má zkušenosti s používáním struktur na bázi grafenu pro čištění vody a další účely. V tomto projektu budou grafenové struktury imobilizovány na různých syntetických (např. polysulfonových) nebo přírodních (na bázi biopolymerů) nosičích. Cílem je zajistit vylepšené čištění vody z vodovodu od mikropolutantů těmito materiály. Jedná se o inovativní využití nejmodernějších nanotechnologií, ve kterých je výzkum v České republice na velmi vysoké úrovni. Právě TUL, jejíž součástí je Ústav pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace, je ve světě známá svou expertízou v nanotechnologiích. V tomto projektu se jedná nejen o využití nejnovějších poznatků, ale výrobek jako takový bude velmi inovativní a přinese svým uživatelům celou řadu benefitů. Zároveň bude filtr plně ekologický, jeho funkce by se měla obnovit regenerací a tím bude velmi šetrný k životnímu prostředí. H2O nanotec zajistí také jeho plnou recyklaci. Předpokládá se, že bude ve spolupráci s TUL vyvinut substrát, ve kterém bude grafenová nanočástice imobilizována pomocí chemické vazby k vláknitému substrátu.