Aplikasi Grafin: Membran Penapis Sisa Buangan Nuklear

Oleh Dr. Aniszawati Azis

Semenjak Andre Geim dan Konstantin Novoselov memenangi Hadiah Nobel Fizik pada tahun 2010 untuk kajian dan penghasilan grafin, Geim telah menumpukan sebahagian besar usahanya terhadap penggunaan grafin sebagai bahan penapis dalam pelbagai teknologi pengasingan seperti penyahgaraman air dan pengasingan gas.

[Baca-Grafin:Revolusi Teknologi Masa Depan]

Tumpuan ini berbaloi kerana grafin memiliki kualiti seperti luas permukaan yang besar, saiz pori yang pelbagai dan keupayaan lekatan – ciri-ciri yang menjadikannya bahan penapis paling baik sejak beberapa tahun yang lalu. Kini Geim dan rakan-rakan sepasukannya di University of Manchester mendapati penapis grafin juga berkesan dalam membersihkan bahan buangan nuklear yang terhasil di loji kuasa nuklear.

[Baca – Saintis hasilkan grafin 100 kali lebih murah]

Penggunaan penapis grafin bagi tujuan ini mampu merubah aspek paling mahal dan rumit dalam penghasilan kuasa nuklear menjadi jauh lebih murah kerana penggunaan tenaga adalah sepuluh kali lebih rendah. Dalam kajian yang diterbitkan dalam jurnal Science, para penyelidik dari Manchester ini menggunakan grafin sebagai penyaring untuk mengasingkan protium daripada deuterium.

Protium ialah isotop hidrogen yang paling ringan dan stabil. Berbeza daripada protium, deuterium mengandungi neutron dalam nukleusnya. Deuterium wujud dengan banyak dalam air yang dipanggil air berat iaitu komponen asas dalam sesetengah jenis reaktor nuklear. Walaupun deuterium tidak bersifat radioaktif seperti tritium, dalam kepekatan yang cukup tinggi, isotop hidrogen paling berat ini boleh mengakibatkan kemerosotan fungsi sel serta kematian. Deuterium juga digunakan secara meluas dalam teknologi penyurihan sama ada secara analisis mahupun secara kimia.

[Baca – Graphene Hasilkan Elektrik dari Tumbuhan]

Para penyelidik Manchester tersebut telah menguji sama ada nukleus deuterium iaitu deuteron boleh menembusi struktur dua-dimensi (2-D) grafin dan boron nitrat. Teori mencadangkan bahawa deuteron berupaya melepasi struktur 2-D itu dengan mudah. Namun mereka terkejut apabila mendapati bahawa membran 2-D itu bukan sahaja mampu menyaring deuteron malah mampu melakukannya pada tahap keberkesanan yang sangat tinggi.

“Ini sememangnya membran pertama yang menunjukkan kebolehan membezakan zarah-zarah sub-atom dan semua ini dilakukan pada suhu bilik,” kata Marcelo Lozada-Hidalgo, seorang penyelidik doktor falsafah di University of Manchester yang juga merupakan penulis utama, dalam sidang media. “Sekarang kami telah menunjukkan bahawa pelaksanaan teknologi ini adalah tidak mustahil dan berharap ia akan diaplikasikan dalam masa yang singkat.”

Irina Grigorieva, yang juga ahli dalam pasukan penyelidikan itu menambah: “Binaannya sungguh ringkas. Kami harap dapat melihat aplikasi penapis ini bukan sahaja dalam teknologi penyaringan secara analisis dan kimia tetapi juga dalam membantu proses pembersihan bahan buangan nuklear daripada bahan radioaktif seperti tritium.”

SUMBER – IEEE Spectrum
FOTO – Shutter stock