Voici ce que vous devez savoir sur la nanotechnologie du graphène

Par Kartik Hajela • 6 septembre 2019

Les opinions exprimées par les contributeurs d’Entrepreneur sont les leurs.

Vous lisez Entrepreneur India, une franchise internationale d'Entrepreneur Media.

Le graphène est constitué d'une seule couche d'atomes de carbone et pourtant il est plus résistant que l'acier, possède une conductivité électrique et thermique exceptionnelle et est polyvalent, personnalisable et a des utilisations extraordinaires. Depuis que le graphène a fait son apparition il y a dix ans, sa commercialisation à grande échelle s’est heurtée à des obstacles majeurs.

Comment fonctionne le graphène dans les batteries Metal Aid ?

La révolution électrique à laquelle nous assistons aujourd'hui est en grande partie due aux progrès significatifs de la technologie des batteries lithium-ion, mais son adoption à grande échelle présente de multiples goulots d'étranglement tels qu'une densité énergétique limitée, la concentration des minerais de lithium dans certains endroits et les déchets dangereux créés lors de l'élimination des batteries. Les batteries métal-air offrent une solution durable et efficace à l’adoption à grande échelle des véhicules électriques. Les batteries métal-air utilisent un métal comme anode, de l'air (oxygène) comme cathode et de l'eau comme électrolyte. Une tige de graphène est utilisée dans la cathode à air des batteries. Puisque l’oxygène doit être utilisé comme cathode, le matériau de la cathode doit être poreux pour laisser passer l’air, une propriété dans laquelle le graphène excelle. Le graphène utilisé dans l’électrode est capable de multiplier par cinq l’efficacité de la batterie pour un tiers du coût.

Quelle est l’utilisation du graphène dans les tampons absorbants d’huile ?

Le tampon absorbant l'huile LSP20 utilise du graphène comme matériau absorbant ; la structure poreuse du graphène est responsable de la capacité d'absorption élevée du tampon. Le tampon est extrêmement léger et possède une absorbance très élevée, ce qui en fait une solution rentable et durable pour l'industrie des déversements d'hydrocarbures.

Selon le rapport Composite Water Management Index (CWMI) publié par Niti Aayog en 2018, 21 grandes villes se battent pour atteindre le niveau zéro des eaux souterraines d'ici 2020, affectant l'accès à 100 millions de personnes. Cependant, cette crise aiguë de l'eau concerne les réserves d'eau douce. Alors que l'eau en tant que ressource est disponible en abondance sous forme d'eau de mer, les méthodes de dessalement actuelles sont extrêmement inefficaces et consomment de grandes quantités de combustibles fossiles.

Parmi les nombreuses propriétés remarquables du graphène, son hydrophobie est probablement l’un des traits les plus utiles pour le traitement de l’eau. Le graphène repousse naturellement l’eau, mais lorsque des pores étroits y sont formés, une perméation rapide de l’eau est autorisée. Cela a suscité des idées concernant l’utilisation du graphène pour la filtration et le dessalement de l’eau, surtout une fois que la technologie permettant de créer ces micropores a été mise au point. Les feuilles de graphène (perforées de trous miniatures) sont étudiées comme méthode de filtration de l’eau, car elles sont capables de laisser passer les molécules d’eau mais bloquent le passage des contaminants et des substances. Le faible poids et la petite taille du graphène peuvent contribuer à créer une génération de filtres à eau et de dessalinisateurs légers, économes en énergie et respectueux de l'environnement.

L'avenir du graphène

Cependant, 12 pour cent de la population indienne vit déjà le scénario du « Jour Zéro », en raison d'un pompage excessif des eaux souterraines, d'un système de gestion de l'eau inefficace et coûteux et d'années de pluies insuffisantes. Le rapport du CWMI indique également que d'ici 2030, la demande en eau du pays devrait être deux fois supérieure à l'offre disponible, ce qui implique une grave pénurie d'eau pour des centaines de millions de personnes et une éventuelle perte de 6 % du PIB du pays.

La filtration de l'air est un autre secteur majeur dans lequel les propriétés du graphène peuvent permettre de développer des produits efficaces et efficients. Les technologies actuelles de purification de l'air utilisent l'adsorption et la filtration, mais lorsque le matériau adsorbant atteint la limite de saturation, il doit être remplacé. Les nanocomposites de graphène offrent d'excellentes propriétés d'adsorption et de filtration, ce qui en fait un filtre à air efficace.