Forskere designer grafenfilter til at rense metan fra biogas

UNSW-forskere bruger 'vidundermateriale' grafen til at generere bæredygtig energi i kommunale spildevandsrensningsanlæg.

UNSW -forskere, der udviklede et grafenfilter til forbedring af drikkevandskvaliteten, har opdaget en ny applikation til den meget tynde form for kulstof - grafens evne til at rense metan fra biogas produceret i spildevandsanlæg.

Forskerholdet, ledet af Dr Rakesh Joshi fra UNSW School of Materials Science and Engineering, har demonstreret i laboratorieskala, at grafenmembraner kan bruges til at udvinde metan, der findes i biogas, der genereres under nedbrydning af organiske materialer i spildevandsanlæg.

Forskningen peger på, at det er muligt at rense metan fra biogas i et spildevandsrensningsanlæg. skabe en potentiel kilde til vedvarende energi. Biogas, en blanding af metan og andre urenheder produceres under anaerob fordøjelse i spildevandsrensning - processen med bakterier, der adskiller biologisk nedbrydeligt materiale.

"Vi arbejder i tæt samarbejde med Sydney Water for at konvertere disse resultater til en eftermonterbar teknologi til spildevandsrensningsanlæg, " sagde Dr Joshi. "Graphene, en tynd plade af kulstofatomer, der dannes i et bikagemønster, betragtes som et vidundermateriale, som er stærkere end stål. Vores team fokuserer grafenforskning for at generere innovative løsninger, som industrien kan bruge."

UNSW's Graphene Team, i samarbejde med Sydney Water, har allerede med succes demonstreret en grafenbaseret, filter i laboratorieskala, der kan fjerne mere end 99 % af det allestedsnærværende naturlige organiske stof, der er efterladt under konventionel behandling af drikkevand.

"Vores gruppes seneste forskning peger på, at det er muligt at bruge grafen til at udvinde og forfine metan, der skal genanvendes og genbruges som en energikilde, " sagde Dr Joshi.

Dr Heri Bustamante, Hovedforsker i behandling ved Sydney Water, sagde, at der var behov for at udvikle mere omkostningseffektive og lettere at betjene teknologier til at rense den værdifulde metan i biogas.

"Sydney Water bruger i øjeblikket biogas produceret i spildevandsbehandlingsprocessen til at generere energi. Brugen af ​​grafen vil muliggøre øget opsamling af metan for at udvide potentielle anvendelser ud over kravene fra Sydney Water. Produktion af metan til brændstofbusser kan være en potentiel fremtidig anvendelse, for eksempel, " sagde Dr. Bustamante. "Dette ville bidrage til potentialet for at skabe en cirkulær økonomi ved Sydney Water."

Dr. Joshi sagde:"Dette er positive nyheder for spildevands- og vedvarende energiindustrien, da det vil være muligt at bruge den rensede metan til andre anvendelser. De grafenbaserede membraner viser fjernelse af kuldioxid fra blandingen af ​​gasser."

I 2018, holdet udførte tests på prøver fra Sydney Waters Nepean Water Filtration Plant i det vestlige Sydney med resultater, der fjernede næsten 100 % af naturligt organisk materiale, samtidig med at høj vandstrøm ved atmosfærisk tryk blev opretholdt. Hver dag, Sydney Water leverer 1,5 milliarder liter drikkevand, som behandles på et af ni vandfiltreringsanlæg, eller afsaltningsanlægget.

Dr. Joshis team har arbejdet med Sydney Water i de sidste fire år for at udvikle et grafenmembrandesign, der nu skaleres op til kommercialisering. Det forventes, at grafenmembranerne vil være klar til planteforsøg ved Sydney Water inden for de næste fem år.