Graphenmembranen

Für Generationen von Wissenschaftlern in der Wasserindustrie war die Suche nach einer Filtermembran, die Folgendes vereint, der heilige Gral der Forschung:

Jahrzehntelang schien die Suche vergeblich zu sein, da Membranen, die in einem dieser Kriterien hervorragend waren, in anderen oft schlecht abschnitten. Doch eine innovative neue, patentierte Technologie wird das alles ändern.

Der australische Wasseraufbereitungs- und -rückgewinnungsspezialist Clean TeQ Water (ASX: CNQ) bereitet sich darauf vor, über seine Tochtergesellschaft NematiQ mit bahnbrechender neuer Membrantechnologie neue Möglichkeiten auf dem Weltwassermarkt zu eröffnen. Das wichtigste verwendete Material ist Graphen – ein ein Atom dickes Gitter aus Kohlenstoffatomen, das erstmals 2004 isoliert wurde.

Graphen ist etwa 200-mal stärker als Stahl und dennoch bemerkenswert flexibel, ein hervorragender Strom- und Wärmeleiter und bietet ein einzigartiges Maß an Lichtabsorption. Es ist ein „Wundermaterial“, das zahlreiche Branchen zu revolutionieren verspricht. Von Batterien und Solarzellen über Computerchips und Superkondensatoren bis hin zu Touchscreens und sogar der DNA-Sequenzierung beweist Graphen seine bahnbrechenden Eigenschaften in einer Vielzahl von Anwendungen.

NematiQ nutzt die bemerkenswerten Eigenschaften von Graphenoxid, um eine Reihe von Filtermembranen in Modulen unterschiedlicher Standardgröße herzustellen, um die bestehende Wasseraufbereitungstechnologie erheblich zu verbessern und sauberes Wasser zu produzieren, ohne dabei negative Umweltauswirkungen wie Soleabfälle zu verursachen.

Dr. David Menzies, CEO von NematiQ, sagte gegenüber The Market Herald, dass sein Team nach einem Jahrzehnt der Forschung die patentierte Technologie perfektioniert habe, um Graphenmembranen in kommerziellen Mengen unter Verwendung von Fertigungstechniken im industriellen Maßstab herzustellen.

Diese Filter mit hoher Durchlässigkeit ermöglichen den einfachen Durchgang von Wasser und Salzen und weisen gleichzeitig organische Elemente und Krankheitserreger wie Viren, Bakterien und gelöste organische Stoffe zurück. Der Prozess verbraucht vergleichsweise wenig Energie, bietet eine beeindruckende Wasserausbeute und eine einfachere Handhabung von Nebenprodukten.

Die einzigartige Kombination aus hoher Wasserrückgewinnung und geringem Energieverbrauch wird durch die hohe Permeabilität der Membran ermöglicht, die es dem System ermöglicht, bei viel niedrigeren Drücken zu laufen, als andere Nanofiltrationsmembranen erfordern.

Einer der herausragendsten Aspekte dieser brandneuen Technologie ist, dass das NematiQ-Team diese neuen Graphenfilter so konzipiert hat, dass sie sich nahtlos in bestehende Filtersysteme integrieren lassen.

„Wir haben Membranmodule in verschiedenen Industriestandard-Spiralwickelmodulgrößen für die Wasserfiltration hergestellt, und diese können schnell und kostengünstig in bestehende Systeme eingebaut werden“, sagte Dr. Menzies gegenüber The Market Herald.

„Damit die NematiQ-Membran auf Graphenbasis funktionieren kann, müssen die Module lediglich richtig dimensioniert werden, um das jeweilige Problem zu lösen, und sie in Gehäuse eingesetzt werden, die bereits im Handel erhältlich sind. Unser Team hat sich bereits mit dem Problem der Abwärtskompatibilität befasst, das die Einführung neuer Technologien belastet.“ ."

Das NematiQ-Team hat eine Reihe von Märkten und Anwendungen identifiziert, in denen die außergewöhnliche Leistung der Graphenmembran den Betreibern erhebliche Vorteile bringen kann. Dazu gehören die Aufbereitung von Trinkwasser, die Aufbereitung und Wiederverwendung von Lebensmittel- und Getränkeabwässern, die industrielle Abwasseraufbereitung, industrielle Trennungen, die Vorbehandlung für die Meerwasserentsalzung und die kommunale Abwasserbehandlung.

„Wir sehen einen weltweiten Markt für Ersatzmembranen im Wert von etwa 5 Milliarden US-Dollar“, sagte Dr. Menzies.

„Aber wir glauben, dass wir in unterversorgten oder völlig neuen Märkten, die diese Technologie schnell annehmen werden, mindestens weitere 500 Millionen US-Dollar hinzufügen können.“

Der Verkauf der NematiQ-Technologie hat begonnen, und die Nachricht über die Vorteile der Technologie verbreitet sich schnell bei vielen australischen Unternehmen, die von ihrer Implementierung profitieren werden.

Im September 2022 unterzeichnete das Unternehmen eine Absichtserklärung mit den größten und bekanntesten Sellerie- und Lauchanbauern Australiens, um zu demonstrieren, wie die Technologie zur Aufbereitung und Wiederverwertung von Prozesswasser zur Wiederverwendung in ihren Produktions- und Verpackungsanlagen eingesetzt werden kann. Erste Wasserqualitätstests im Labor zeigten eine erhebliche Verbesserung der angegebenen Wasserqualitätsparameter und stellten sicheres Wasser für die Umwälzung innerhalb der Anlage bereit. Im Januar 2023 folgte eine Pilotstudie vor Ort, um die Technologiedemonstration auszuweiten.

„Sie sind von den Ergebnissen sehr beeindruckt und wir haben mit ihnen daran gearbeitet, wie wir diese Lösung am besten einsetzen können“, sagte Dr. Menzies, CEO von NematiQ, gegenüber The Market Herald.

„Wir betreten jetzt die spannende Phase der Kommerzialisierung neuer Produkte und arbeiten mit Innovatoren in ihren jeweiligen Branchen zusammen, um entweder bestehende Systeme zu verbessern oder neue Märkte zu erschließen.“

Ein weiterer Kunde, WaterSource Australia, hat kürzlich seine erste Bestellung für Graphenmembranen bei NematiQ aufgegeben. Pilotversuche zeigten, dass die Graphenmembranmodule von NematiQ in ihren Trinkwasserschränken Vorteile gegenüber herkömmlichen Membranen bieten. Diese Wasserschränke sollen in vielen der unterversorgten Trinkwassergebiete der Entwicklungsländer eingesetzt werden.

„Wir sind ein Membranhersteller mit einem einzigartigen Produkt, das große Auswirkungen auf viele Branchen hier in Australien und auf der ganzen Welt haben wird“, sagte Dr. Menzies.

„Im Jahr 2023 werden wir mit Wertschöpfungskettenpartnern wie Systemintegratoren zusammenarbeiten, um unser Produkt in ihre Systeme zu integrieren, wo es Einnahmen für das Unternehmen generieren und einen positiven Einfluss auf die globale Wasserknappheit haben kann.“

Die Technologie ist erprobt und bereit, die Anwendungen sind vielfältig, die erste Kundenvalidierung wurde mit den ersten Verkäufen erreicht und die Vorteile liegen auf der Hand.

Für die Muttergesellschaft Clean TeQ Water werden bald die Wasserhähne aufgedreht, und es gibt kein Zurück mehr.