一片薄膜：輕易解決全球食水危機？

水資源短缺是全球眼下面對的嚴峻問題。地球上大部分的水為海水，若果能加以運用，海洋將會是食用水的寶庫。只是現時的海水化淡技術需要耗費大量能源，且技術所費不貲，不是每個地方均能負擔。幸好，最近出現一塊簡單的過濾薄片，能夠多快好省為人提供清潔用水，長遠不用再眼巴巴望著一片海，覺得好渴，卻又不能喝下去，也可能也不用再向其他地方買水了。

截至 2012 年，全球有近 7 億人正面對水資源短缺的危機，在人口持續增長的情況下，預計到 2025 年，將會有 18 億人生活在水資源極度短缺的地區，近 3 分 2 人口將會面對水資源緊張的情況。而我們平日的可用水，只佔地球水體的 3%，餘下的 97% 是海水，須知人不能直接飲用高鹽分的海水，還有不少海水其實早已受到污染。最近澳洲聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）就研究出以石墨烯（Graphene）製成的過濾薄片，令骯髒的鹽水變成可飲用的食水，程序不只簡單而且成本亦低，預計成事後可以幫助世界各地 20 億無法獲得安全飲用水的人。

該薄片使用特製的石墨烯材料「Graphair」，一種由微納米管組成的純碳薄層。研究員 Michael Dong Han Seo 指，該物料具有獨特的原子結構，只能讓純水分子通過，而又同時排除所有較大的污染物顆粒，阻擋鹽、油、化學物質和其他污染物。

至於典型大型海水淡化廠使用的「逆滲透（reverse osmosis）」，則是使用高壓泵令水通過薄膜，過程中消耗極多能源。另一種化淡技術是在蒸餾過程中使用薄膜，先隔走雜質的「薄膜蒸餾（membrane distillation）」技術，相對於逆滲透稍為優勝，但隨著時間的推移也面臨挑戰，因為時間一久，薄膜就會被污染物覆蓋而無法使用。石墨烯薄片可考慮與薄膜蒸餾技術一併使用，以取代傳統的薄膜。CSIRO 研究員 Adrian Murdock 指：「我們也希望將來能用太陽能，加熱含鹽量高的污水，再蒸發成冷而乾淨的水 —— 另一方面，也應能以更高效率來製造清潔的水。」

在家用濾水器方面，澳洲最近的研究測試了市場上售賣的薄膜濾器，再加上石墨烯薄片。沒有石墨烯的薄片，72 小時內過濾速度下降了一半。 相比之下，有石墨烯薄片的薄膜即使沾上油、清潔劑或其他污染物也能保持運作。石墨烯過濾器的過濾速度也更快，因為材料的性能會增加水的流速，即使濾膜只有納米尺寸的微孔。

英國曼徹斯特大學最早發現石墨烯的功用，該校材料物理學教授 Rahul Raveendran Nair 指出：「由於石墨烯對水具有親和力，所以能夠穿過薄片的水量，遠遠高於現時售賣最先進的聚合物薄膜。」Nair 現在也在研發可以淡化水的石墨烯濾水裝置，他的團隊正與製造商 Icon Lifesaver 合作開發帶有能夠去除污染物、重金屬和病毒的濾水瓶。

雖然這項研究處於起步階段，但將來或能成為生產可負擔清潔飲用水的方法。CSIRO 的研究人員專注於製造成本更低、速度更快、濾水步驟更少的發明品，新的製品由大豆油製成，比以石化燃料製成的石墨烯可持續性更大。研究人員更表示，將來更可以用廢油作為生產原料。

Michael 說：「我們的團隊將不斷研究和提高技術，最終目標是建立一個能夠配合薄膜的淨化系統。同時我們正成立一個組織，目標是令第三世界國家容易獲得此技術。 這種能夠能過濾任何污染物的薄膜，是向貧窮國家更易得到清潔水的第一步。」

以上資料來自CUP(www.cup.com.hk)