Les chercheurs de l'UNSW utilisent le graphène « matériel miracle » pour générer de l'énergie durable dans les usines de traitement des eaux usées municipales.

Les scientifiques de l'UNSW qui ont développé un filtre au graphène pour améliorer la qualité de l'eau potable ont découvert une nouvelle application pour la forme très fine du carbone - la capacité du graphène à purifier le méthane du biogaz produit dans les stations d'épuration.

L'équipe de recherche, dirigé par le Dr Rakesh Joshi de la UNSW School of Materials Science and Engineering, a démontré à l'échelle du laboratoire que les membranes de graphène peuvent être utilisées pour extraire le méthane présent dans le biogaz généré lors de la décomposition des matières organiques dans les stations d'épuration.

La recherche indique qu'il est possible de purifier le méthane du biogaz dans un environnement de station d'épuration, créer une source potentielle d'énergie renouvelable. Biogaz, un mélange de méthane et d'autres impuretés, est produit lors de la digestion anaérobie dans le traitement des eaux usées - le processus de séparation des bactéries des matériaux biodégradables.

« Nous travaillons en étroite collaboration avec Sydney Water pour convertir ces résultats en une technologie rétrofitable pour les usines de traitement des eaux usées, " dit le Dr Joshi. " Le graphène, une fine feuille d'atomes de carbone qui se forme en nid d'abeille, est considéré comme un matériau miracle plus résistant que l'acier. Notre équipe concentre la recherche sur le graphène pour générer des solutions innovantes que l'industrie peut utiliser."

L'équipe graphène de l'UNSW, en partenariat avec Sydney Water, a déjà démontré avec succès une solution à base de graphène, filtre à l'échelle du laboratoire qui peut éliminer plus de 99% de la matière organique naturelle omniprésente laissée lors du traitement conventionnel de l'eau potable.

"Les dernières recherches de notre groupe indiquent qu'il est possible d'utiliser le graphène pour extraire et raffiner le méthane afin d'être recyclé et réutilisé comme source d'énergie, " a déclaré le Dr Joshi.

Dr Heri Bustamante, Scientifique principal en traitement à Sydney Water, a déclaré qu'il était nécessaire de développer des technologies plus rentables et plus faciles à utiliser pour purifier le méthane précieux contenu dans le biogaz.

« Sydney Water utilise actuellement le biogaz produit dans le processus de traitement des eaux usées pour générer de l'énergie. L'utilisation du graphène permettra une capture accrue du méthane pour étendre les utilisations potentielles au-delà des exigences de Sydney Water. La production de méthane pour alimenter les bus pourrait être une utilisation future potentielle, par exemple, " a déclaré le Dr Bustamante. " Cela contribuerait au potentiel de création d'une économie circulaire à Sydney Water. "

Le Dr Joshi a déclaré:"C'est une nouvelle positive pour les industries des eaux usées et des énergies renouvelables, car il sera possible d'utiliser le méthane purifié pour d'autres applications. Les membranes à base de graphène montrent l'élimination du dioxyde de carbone du mélange de gaz."

En 2018, l'équipe a effectué des tests sur des échantillons de l'usine de filtration d'eau de Nepean de Sydney Water, dans l'ouest de Sydney, avec des résultats éliminant presque 100 % de la matière organique naturelle tout en maintenant un débit d'eau élevé à la pression atmosphérique. Chaque jour, Sydney Water fournit 1,5 milliard de litres d'eau potable qui est traitée dans l'une des neuf usines de filtration d'eau, ou l'usine de dessalement.

L'équipe du Dr Joshi a travaillé avec Sydney Water au cours des quatre dernières années pour développer une conception de membrane de graphène qui est maintenant mise à l'échelle pour la commercialisation. On s'attend à ce que les membranes de graphène soient prêtes pour des essais en usine à Sydney Water au cours des cinq prochaines années.