Seksjonen forskning består av saker som er skrevet av ansatte i Forskningsrådet, Sintef, NTNU og UiO.
Professor Helge Weman er teknisk leder i CrayoNano. Han vil utkonkurrere kvikksølvlamper i vannrensing. (Foto: Terje Heiestad, Norforsk)

CRAYONANO

Norske forskere vil utkonkurrere kvikksølv i vannrensing

Med grafén.

Ultrafiolett lys, eller UV-lys, brukes i dag innen rensing av vann og luft, innen miljøovervåkning og matforedlingsindustrien, og i helsesektoren. UV-lys-markedet er på nær fire milliarder kroner årlig.

– Vi har som de første i verden utviklet og patentert en metode for å produsere halvledere på grafén. Teknologien bruker vi nå til å lage en ultrafiolett LED-prototyp som vil utkonkurrere alle nåværende UV LED- og kvikksølvlamper på markedet for vann- og luftrensing, sier professor Helge Weman, teknisk leder i CrayoNano.

CrayoNano AS henter ekspertise fra Institutt for elektronikk og telekommunikasjon ved NTNU.

Les også: Erstatter sjeldent jordmetall med billigmateriale - får LED-lys som kan leve i 35 år

Ut med kvikksølvet

Den nye teknologien vil tidoble effektiviteten til dagens UV LED-rensing av vann og luft, til en brøkdel av kostnaden. Weman håper dette fører til at kvikksølvteknologien forsvinner.

Kvikksølv har vært faset ut på flere områder som følge av de farlige virkningene. Det er et tungmetall som absorberes i næringskjeden. Skapninger som befinner seg høyt oppe i næringskjedene er derfor spesielt utsatt for negative virkninger. Det gjelder muslinger og hai, men også makrell og mennesker.

Hovedutfordringen med dagens UV LED-teknologi er knyttet til svært lav og fallende effektivitet i de korte UV-bølgelengdene som trengs for desinfeksjon.

– Vår grafénbaserte UV LED-teknologi fungerer spesielt bra for korte UV-bølgelengder, der den øker effekten hele ti ganger og kutter kostnadene med over 90 prosent sammenlignet med dagens UV LED-teknologi. I tillegg kommer de positive effektene av lavere energibruk og mulighetene for et enklere og billigere moduldesign, sier Weman.

Les også: Elleve dingser som kan bli bedre med grafén

Professor Bjørn-Ove Fimland (med ansiktet mot kameraet) er medgründer av CrayoNano. Her sammen med Tron Arne Nilsen, avdelingsingeniør ved NTNU. Kai T. Dragland, NTNU

Vokser på grafén

Den nye UV LED-teknologien utvikles ved å få halvleder-nanotråder til å vokse på grafén. Grafén er det tynneste og sterkeste materialet som noensinne er laget, og består av bare ett lag med karbonatomer.

Grafén er også det eneste elektrisk ledende materialet som fortsatt slipper gjennom lys ved korte UV-bølgelengder.

– Grafén er både billig og har rekordhøy termisk og elektrisk ledningsevne. Dessuten kan den heksagonale krystallstrukturen brukes for å vokse nanotrådene med en defektfri krystallstruktur. Vi vil nå ferdigstille den første prototypen for grafénbasert UV LED-rensing av vann og luft, samtidig som vi ønsker å inngå et strategisk partnerskap med en industriell aktør. Lykkes vi med den kommersielle utviklingen, kan de første produktene være på markedet i 2018, sier professor Weman.

Les også: «Uperfekt» grafén kan gi elbiler som lades på sekunder

Stor mulighet

Det franske rådgivningsfirmaet Yole Développement lagde nylig teknologi- og markedsanalysen «UV LED – Technology, Manufacturing and Application Trends», om skiftet i UV-markedet fra tradisjonell til ny teknologi.

– Nøkkelen til å bruke UV LED i nye applikasjoner ligger i utvikling av høyeffektive enheter, som også fungerer ved korte UV-bølgelengder. Lykkes CrayoNano med å kommersialisere sin teknologi, vil selskapet kunne ta en sterk posisjon i det raskt voksende UV LED-markedet, sier Pars Mukish, Business Unit Manager, LED Activities i Yole Développement.

Les også: Nå kan alle bli eksperter på dette supermaterialet