Vnitřní povrchy kovových trubek i další kovové komponenty, které jsou v trvalém či častém styku s vodou, ohrožují nárosty bakterií. Mikrobi vytvářejí agresivní biofilmy, které vznikají velmi rychle a poškozují kovové povrchy korozí. Je to častým problémem čističek odpadních vod i dalších podobných zařízení. Nový výzkum ukazuje, že by velmi dobrou ochranu takovým povrchům mohl poskytnout grafen.
Podivuhodný 2D materiál grafen, který je tvořený jedinou vrstvou pravidelně uspořádaných atomů uhlíku, nabízí doslova nepřeberné množství různých využití, od elektroniky, přes biomedicínu, až po vývoj nových materiálů. Jednou z možností, jak využít grafen, je ochrana povrchů před poškozením. Již před časem se totiž zjistilo, že grafen dokáže chránit ocel před rzí.
Teď se ukazuje, že grafen také výtečně ochrání kovové potrubí před bakteriální korozí. To je přitom velmi častý a nepříjemný problém. Například v systémech pro zpracování a čištění odpadních vod často dochází k tomu, že se určité druhy bakterií hojně usazují na vnitřním povrchu trubek i dalších komponent.
Tyto bakterie vytvářejí agresivní biofilmy, v nichž se vyvinou kolonie bakterií již za 10 dní po vyčištění trubek. Nárosty bakterií pak poškozují kovové povrchy dvojím způsobem. Jednak „vytahují“ elektrony z kovu tím, jak funguje jejich metabolismus. A pak také konzumují organickou hmotu z odpadní vody a produkují agresivní sulfan.
Povrchy ohrožené bakteriemi je možné chránit vrstvou polymeru. Problém je ale v tom, že i samotný polymer mohou bakterie napadnout a degradovat. Vrstvy polymeru se také časem stávají výrazně křehčími, a pak se lámou a odlupují do protékající vody.
Kvůli tomu Govind Chilkoor z South Dakota School of Mines & Technology využil jako materiál pro ochranu povrchu trubek a dalších zařízení právě grafen. V laboratorních testech vyšlo najevo, že byť i jediná vrstva grafenu, která má tloušťku méně než 1 nanometr, velmi efektivně chrání kovové povrchy před tím, aby se na nich usazovaly bakterie z odpadní vody.
Chilkoor to vysvětluje tím, že grafen je velmi antimikrobiální materiál. Vytváří pro bakterie nepříznivé podmínky a ty pak umírají. Grafen je zároveň velice odolným materiálem. Je to vlastně jeden z nejpevnějších materiálů, jaký lidé dovedou vyrobit. Proto by měl být mnohem trvanlivější nežli polymery, které se dnes používají jako ochranné vrstvy pro povrchy trubek a podobných komponent. Velkou výhodou grafenu je rovněž jeho značná tepelná vodivost, což lze dobře využít v systémech s výměnou tepla.
Zdroj: New Atlas