Nos últimos anos, membranas de óxido de grafeno têm sido estudadas principalmente para dessalinização de água e separação de corantes. Contudo, membranas têm uma ampla gama de aplicações, como na indústria de alimentos. Um grupo de pesquisa liderado por Aaron Morelos-Gomez do Global Aqua Innovation Center da Shinshu University investigou a aplicação de membranas de óxido de grafeno para leite, que normalmente cria camadas densas de sujeira nas membranas poliméricas.

As membranas de óxido de grafeno têm a vantagem de criar uma camada de incrustação porosa. Portanto, seu desempenho de filtração pode ser mantido melhor do que as membranas poliméricas comerciais. A estrutura química e laminar única da membrana de óxido de grafeno permitiu uma permeação aprimorada de lactose e água ao rejeitar a gordura, proteínas, e alguns minerais. Assim, a textura, sabor, e o valor nutricional do leite foi preservado melhor do que com membranas poliméricas comerciais.

A concentração de lactose e fluxo de permeado de lactose era muito maior do que as membranas de nanofiltração comerciais, devido à camada foulant porosa e à estrutura laminar única da membrana de óxido de grafeno. A incrustação irreversível foi melhorada usando uma membrana de suporte com tamanho de poro de 1 μm para a membrana de óxido de grafeno. Isso causou a formação de uma camada de incrustação porosa que permitiu uma maior recuperação do fluxo de água após a filtração do leite.

Destacando sua excelente propriedade anti-incrustante e alta seletividade para lactose, este trabalho pioneiro demonstra a aplicação de membranas de óxido de grafeno para a indústria alimentícia, particularmente a indústria de laticínios. Este método retém um alto potencial para remover açúcares de bebidas enquanto preserva outros ingredientes, aumentando assim o seu valor nutricional. A alta propriedade anti-incrustante contra uma solução rica em matéria orgânica, como leite, o torna também um candidato ideal para outras aplicações, como tratamento de águas residuais e aplicações médicas. O grupo planeja continuar explorando aplicações de membranas de óxido de grafeno.

Este trabalho foi baseado nas descobertas anteriores do grupo para criar membranas de óxido de grafeno revestidas por spray para dessalinização de água em Nature Nanotechnology 12 (2017), 1083-1088. As membranas mostraram maior estabilidade química pela adição de algumas camadas de grafeno, enquanto demonstravam desempenho de filtração estável após cinco dias de operação. Além disso, O método de deposição por spray-coating é promissor para escalabilidade.