世界最強の素材が飲料水生産に役立つ可能性

この二次元炭素材料は単層のグラファイトでできており、地中から採掘されます。これらは非常に軽量で導電性があり、電子機器から輸送に至るまでのさまざまな業界で大きな可能性を秘めています。

最近、アラブ首長国連邦（UAE）のカリファ大学の研究者たちは、グラフェンの別の用途である飲料水の製造を研究しています。

「UAEではすべての飲料水が淡水化されているので、これは経済にとっても社会にとっても非常に重要な分野です」と、カリファ大学のグラフェンおよび2D材料研究イノベーションセンター（RIC2D）の所長、ハッサン・アラファト氏は語った。

淡水化とは、海水から塩分を取り除き、水を飲めるように浄化するプロセスです。それはUAEにおいてのみ重要なのではありません。世界中で3億人以上が淡水化水を使用しています。そして、気候変動と汚染が私たちの限られた淡水資源をますます脅かすにつれて、その数は増加する見込みです。

しかし、淡水化は費用がかかり、エネルギーを大量に消費するプロセスです。

そして、グラフェンが新たな解決策として登場しました。アラファト氏は、淡水化をより効率的かつ安価にできるグラフェン強化膜の開発に取り組んでいる。

淡水化ソリューション

RIC2Dは、アブダビからの投資により2022年に設立され、グラフェンとその生産に関するさらなる研究を任務としている。

ハッサン・アラファト所長は、グラフェンはフィルターに細菌が蓄積して品質を低下させる「汚れ」を防ぐことで、淡水化膜の寿命を延ばすことができると語った。

グラフェンを使用してフィルターの性能を向上させると、エネルギー使用量を削減し、淡水化のコストを削減できる可能性があります。

「少量でも、これらのグラフェン材料は水生成の面で膜の性能を大幅に向上させます」と彼は付け加えた。

RIC2D は、二酸化炭素排出量を削減する持続可能な建築材料や再生可能な水素エネルギーソリューションなど、グラフェンの他の用途も模索しています。

メタンからのグラフェン生産

グラフェンは大きな可能性を秘めているにもかかわらず、大規模生産は難しいことが判明しています。個々のグラファイト層を剥がす技術が必要です。しかし、RIC2Dの研究者たちは、品質を損なうことなくグラフェンの製造にかかるコストと時間を削減する方法を模索しています。

彼らはプラズマを使って、石油・ガス産業の副産物であるメタン（炭素と水素からなる温室効果ガス）などのガスから炭素を分離します。

UAEは世界有数の石油生産国であり、同国のGDPの約30%は炭化水素製品によるものだ。特に、UAEは経済の多様化を目指しており、2050年までに排出量実質ゼロを目指しています。

そしてグラフェンは、この両方の目標の達成に役立つ可能性があります。

RIC2Dは英国のスタートアップ企業Levidianと提携し、メタンから炭素を分離しています。

マンチェスター大学とカリファ大学が提携しているグラフェンイノベーションハブ「Graphene@Manchester」のCEO、ジェームズ・ベイカー氏は、UAEのサプライチェーンを活用することで、気候変動対策におけるグラフェンの採用を加速させる絶好の機会が生まれると語った。

ベイカー氏は、石油・ガス産業からの廃棄物や自動車タイヤなどの石油製品を含むあらゆる炭素ベースの材料は、グラフェンの製造にリサイクルまたは再利用できると述べた。

「私たちはこの物質の生産量をグラムからキログラム、そしてトンへと拡大すべく取り組んでいます」とベイカー氏は強調した。

メタンからグラフェンを生産すると、燃料として使用できる水素を生産できるという追加の利点もあるとベイカー氏は言う。

昨年9月に開催されたGraphene Weekでは、RIC2D以外にも多くの企業がプロジェクトを紹介しました。例えば、トルコのナノグラフェンは、使用済みタイヤなどの廃棄物を合成建築材料としてのグラフェン製品に変換する方法を研究してきました。