Unga uppfinnare använder matavfall för att skapa hållbart vattenfilter

Årets vinnare av Stockholm Junior Water Prize har utvecklat ett mer hållbart sätt att producera ett material som används i vattenfilter. Genom att använda skal från durianfrukter och avfall från sockerrör har Caleb Liow Jia Le (till vänster), Johnny Xiao Hong Yu (till höger) och Ho Shane kommit på ett säkrare sätt att skapa reducerad grafenoxid. Läs om hur de gjorde.

De tre 16-åriga studenterna går fjärde året på high school i Singapore och vann priset med sitt projekt: ”En ny miljövänlig syntes av reducerad grafenoxid (rGO) från durianskal och sockerrörsbagass för vattenfilter”.

Kan ni beskriva vad ert projekt handlar om?

Caleb: För vårt projekt använde vi två mycket vanliga typer av matavfall i Singapore. Durian är en sorts taggig frukt. Den gula delen av frukten äts och skalet slängs, så vi använde det. Vi använde även bagass, som är fiberavfallet som blir över när saften har pressats ur sockerrör. Vi gjorde detta avfall till ett material som heter reducerad grafenoxid.

Johnny: Reducerad grafenoxid kan avlägsna tungmetaller och organiska pigment från vatten. Det kan användas i filter för vattenrening.

Varifrån fick ni inspiration till projektet?

Caleb: Vi producerar många olika slags avfall, från elektronik, plast och mat. Jag ville se hur vi kunde göra detta avfall, som vi normalt bara slänger bort, till något som skulle kunna vara användbart, hjälpa samhället och göra människors liv bättre.

Johnny: Jag är väldigt intresserad av kemi och att tillämpa kemi för att lösa riktiga problem. I det här fallet var det att skapa kemikalier som kan lösa faktiska problem i samhället.

Vad är den traditionella metoden för att tillverka reducerad grafenoxid?

Johnny: Man använder kemikalier i en process som kallas Hummersmetoden och utvecklades 1958. Man använder en mängd olika kemikalier och giftiga föreningar i en mycket komplicerad process. Men i vår metod använder vi bara matavfall.

Är användningen av reducerad grafenoxid utbredd?

Caleb: Reducerad grafenoxid är faktiskt ett material som kan användas till väldigt mycket. Det används bland annat i elektronik för att det är ledande. Eftersom strukturen liknar den hos grafen kan det leda elektricitet mycket bra. Men det har även börjat användas lite grann inom vattenrening på grund av materialets lämpliga egenskaper.

Så ni gjorde ett vattenfilter av ert eget material?

Johnny: Ja, vi gjorde två olika typer av filter. Reducerad grafenoxid är ett svart pulver, ungefär som aktivt kol. Vi täckte ett filterpapper av blandad cellulosaester med det här pulvret för att skapa ett filter. Det andra filtret vi gjorde är en mer traditionell typ av filtrering där vi packade pulvret av reducerad grafenoxid i en pelare. Båda våra filter filtrerade ut mer än 95 % av tungmetallerna och de organiska pigmenten, vilket är jämförbart med aktivt kol.

Kan vilket organiskt avfall som helst användas i er process?

Caleb: Både durianskal och bagass innehåller mycket cellulosa. Det är därför de lämpar sig så bra för vår syntetiska process. För att framställa reducerad grafenoxid med vår metod karboniserade och oxiderade vi cellulosa i en ugn och tillsatte sedan ett reduktionsmedel för att få reducerad grafenoxid. Så andra frukter som innehåller cellulosa skulle också kunna omvandlas, vilket man kan forska vidare på.

Vilka vattenutmaningar har ni i Singapore?

Johnny: Singapore har fyra huvudsakliga vattenkällor: vattentäkter, som reservoarer, avsaltning, eftersom vi omges av hav, NEWater, som är vår form av återvunnet vatten, och till sist har vi även importerat vatten som vi köper från våra grannländer.

Just nu är Singapore fortfarande ganska beroende av det importerade vattnet. Singapores största bekymmer är hur vi ska hitta sätt att bli mer självförsörjande. Det skulle kunna lösas genom att sänka kostnaden för avsaltning, återvinna vatten och hitta nya sätt att ta sötvatten. Vårt projekt faller inom behandling och återvinning av vatten.

Tror ni att människor i Singapore har en större vattenmedvetenhet eftersom det är en begränsad resurs där?

Johnny: Vi kan fortfarande ta vattnet för givet eftersom man bara kan slå på kranen och dricka. Men vattenavgifterna har nyligen höjts. Detta har gjort alla mer medvetna om vattensituationen.

Caleb: Vattenavgifterna har inte höjts på väldigt länge, så alla undrade varför de gjorde det just nu.

Känner många i Singapore till återvinningsprogrammet NEWater?

Johnny: Ja, när man använder återvunnet vatten måste man skapa en medvetenhet. Folk vet att det är avloppsvatten, så det kräver mycket arbete med att övertyga dem.

Caleb: I grundskolan, när man är runt 7–12 år, får nästan alla elever göra ett studiebesök på en NEWater-anläggning. Detta hjälper yngre generationer att bli mer intresserade av vattenfrågorna.

Om Stockholm Junior Water Prize

Priset organiseras av Stockholm International Water Institute (SIWI) och sponsras av Xylem. Läs mer om priset och finalisterna i 2018 års tävling.

Grattis till årets vinnare!