世界上超过十分之一的人缺乏基本的饮用水，到2025年，世界上一半的人口将生活在缺水地区，这就是为什么获得清洁的水是美国国家工程院面临的主要挑战之一。圣路易斯华盛顿大学的工程师设计了一种新的膜技术，可以净化水，同时防止生物污染或细菌和其他有害微生物的积累，从而减少水的流量。

他们用细菌来制造这种过滤膜。机械工程和材料科学教授Srikanth Singamaneni和能源、环境和化学工程教授Young-Shin Jun及其团队结合他们的专业知识，利用氧化石墨烯和细菌纳米纤维素开发了一种超滤膜。他们发现这种膜高效、耐用且环保。如果他们的技术规模扩大到大规模，许多发展中国家稀缺的清洁水资源可能会受益。

他们的工作发表在1月2日的《环境科学与技术》杂志上。生物污染占了所有膜污染的近一半，要彻底根除是非常具有挑战性的。Singamaneni和Jun共同迎接了这一挑战，历时近五年。他们以前已经用金纳米棒开发了其他膜，但他们想用更便宜的材料设计一种膜。

他们的新膜从给汉逊酵母糖开始，在水中形成纤维素纳米纤维。然后，研究小组在细菌纳米纤维素的生长过程中加入氧化石墨烯(GO)薄片，基本将GO捕获在膜中，使其稳定耐用。

加入GO后，用碱溶液处理膜以杀死葡萄糖醋酸杆菌。在这个过程中GO的氧基团被消除，使其还原GO。当团队将阳光照射到膜上时，还原的GO芯片立即产生热量，这些热量将被消散到周围的水和细菌纳米纤维素中。讽刺的是，细菌产生的薄膜也能杀死细菌。“如果你想用微生物净化水，膜中还原的氧化石墨烯可以吸收阳光，加热膜并杀死细菌，”Singamaneni说。

Singamaneni和Jun及其团队将膜暴露于大肠杆菌细菌，然后在膜表面照射光。仅仅经过3分钟的光照，大肠杆菌就死亡了。研究小组确定，细胞膜被迅速加热到70摄氏度以上，这是破坏大肠杆菌细胞壁所需要的.当细菌被杀死后，研究人员使用了一种含有高质量纳米纤维素纤维的原始膜，在高操作压力下，这种膜可以将水的过滤速度提高到商用超滤膜的两倍。

当他们在细菌纳米纤维素制成的膜上进行同样的实验而不还原GO时，大肠杆菌细菌仍然存活。“这就像用微生物进行的3D打印，”Jun说。“在细菌纳米纤维素的生长过程中，我们可以添加任何我们喜欢的东西。我们在不同的pH条件下观察到了它，这与我们在环境中遇到的情况相似。与真空过滤或旋涂氧化石墨烯制备的薄膜相比，这些薄膜更加稳定。