Η ανάπτυξη της σύγχρονης κοινωνίας, η επιτάχυνση της αστικοποίησης, η ανάπτυξη της βιομηχανικής παραγωγής και η ο εκσυγχρονισμός των μεταφορών έχουν επιφέρει σοβαρά περιβαλλοντικά ζητήματα ρύπανσης. Η διαταραχή του φυσικού περιβάλλοντος που προκαλείται από την ανθρώπινη παραγωγικότητα και τις δραστηριότητες της καθημερινής ζωής διαρκώς αυξάνονται. Επιβλαβείς ρύποι όπως αντιβιοτικά, φυτοφάρμακα, βαφές, βαρέα μέταλλα, αέρια θερμοκηπίου, ενδοκρινικές διαταραχές, χημικές ουσίες και πτητικές οργανικές ενώσεις απορρίπτονται στο νερό, το έδαφος και τον αέρα, αποτελώντας σοβαρή απειλή για το περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία. Περίπου το 80% των λυμάτων από τις βιομηχανικές και τις δημοτικές δραστηριότητες απελευθερώνονται στη φύση χωρίς προεπεξεργασία, που προκαλεί άμεσα ή έμμεσα την υποβάθμιση της ποιότητας του νερού. Τα περισσότερα λύματα περιέχουν τοξικά επίπεδα μεταλλικών ιόντων, οργανικών μορίων, βαφών και άλλων καρκινογόνων χημικών, και θα πρέπει να υποβάλλονται σε προεπεξεργασία πριν από την απελευθέρωση στο φυσικό περιβάλλον. Οι επιστήμονες έχουν κάνει τεράστια προσπάθεια ώστε να βρουν αποτελεσματικά υλικά για την απομάκρυνση των ρύπων από λύματα, όπως για παράδειγμα τα ορυκτά αργίλου, τα υλικά άνθρακα και τα φυσικά/τεχνητά νανοϋλικά. Ποικίλες μορφές αυτών των υλικών έχουν ελεγχθεί για την εξάλειψη των ρύπων και παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματά τους και τα μειονεκτήματά τους σε πραγματικές εφαρμογές.
Τα νανοϋλικά με βάση τον άνθρακα έχουν μεγάλη ειδική επιφάνεια, εξαιρετική σταθερότητα οξέων, θερμική αντίσταση και έχουν προσελκύσει ιδιαίτερη προσοχή στον τομέα της επεξεργασίας της ρύπανσης λόγω των εξαιρετικών φυσικοχημικών ιδιοτήτων τους. Διαπιστώθηκε ότι τα υλικά άνθρακα μπορούν να απομακρύνουν αποτελεσματικά τους ρύπους όπως οξείδιο του αζώτου, υδρόθειο, βαρέα μέταλλα, βαφές και φαρμακευτικές ενώσεις από το περιβάλλον, με αποτελεσματικότητα προσρόφησης > 80% ή απόδοση φωτοκαταλυτικής αποδόμησης > 98%. Υπήρξε μια σταθερή αύξηση στις αναφορές για τα νανοϋλικά με βάση τον άνθρακα στην επεξεργασία των ρύπων την τελευταία δεκαετία (ανακτήθηκαν δημοσιεύσεις της τελευταίας πενταετίας 2019 – 2023 από τη Βάση δεδομένων Scopus, κάνοντας χρήση λέξεων – κλειδιά όπως νανοϋλικά άνθρακα, γραφένιο, οξείδιο του γραφενίου, φωτοκατάλυση, προσρόφηση, ρύποι, περιβάλλον ή περιβαλλοντικό). Αποκαλύφθηκε ότι περισσότερες από 2000 εγγραφές αντιστοιχούσαν στις επιλεγμένες λέξεις-κλειδιά.
Η σύγκριση των ετήσιων δημοσιεύσεων και παραπομπών από το 2019 έως το 2023, δείχνει την αύξηση του ερευνητικού ενδιαφέροντος για τα νανοϋλικά με βάση τον άνθρακα στον τομέα της επεξεργασίας της περιβαλλοντικής ρύπανσης. Αυτή η επισκόπηση αποσκοπεί στη συγκέντρωση και αναφορά:
i) της πρόσφατης βιβλιογραφίας σχετικά με τις εφαρμογές των νανοϋλικών άνθρακα και ειδικά του γραφενίου ως φωτοκαταλυτικό ή προσροφητικό υλικό.
ii) τις εφαρμογές για τις ρυπογόνες ουσίες των μετάλλων υψηλής προστιθέμενης αξίας που απορρίπτονται στο περιβάλλον.
iii) τη σύνδεση της χρήσης του γραφενίου με τις σύγχρονες τάσεις της πράσινης χημείας και της κυκλικής οικονομίας. Η καινοτομία της εργασίας αυτής είναι σαφής στην έλλειψη άρθρων επανεξέτασης ή επισκοπήσεων σχετικά με τη χρήση των νανοϋλικών γραφενίου για υλικά υψηλής προστιθέμενης αξίας σε συνδυασμό με την διαχείριση αποβλήτων, την πράσινη χημεία και την πράσινη οικονομία. Η βιβλιογραφική αναζήτηση έγινε σε ηλεκτρονικές πηγές και βάσεις δεδομένων, όπως τα Scopus, ScienceDirect, ResearchGate, Springer, Elsevier, MDPI, Wiley οι οποίες θεωρούνται από τις μεγαλύτερες βάσεις δεδομένων αξιολογημένων έργων, με συνδυαστική χρήση των όρων – λέξεις κλειδιά.

The development of modern society, the acceleration of urbanization, the development of industrial production and the modernization of transportation have brought about serious environmental pollution issues. The disruption of the natural environment caused by human productivity and daily life activities is constantly increasing. Harmful pollutants such as antibiotics, pesticides, dyes, heavy metals, greenhouse gases, endocrine disruptors, chemicals and volatile organic compounds are discharged into water, soil and air, posing a serious threat to the environment and human health. About 80% of wastewater from industrial and municipal activities is released into nature without pre-treatment, which directly or indirectly causes the degradation of water quality. Most wastewater contains toxic levels of metal ions, organic molecules, dyes, and other carcinogenic chemicals, and should be pretreated before release into the natural environment. Scientists have made enormous efforts to find effective materials for removing pollutants from wastewater, such as clay minerals, carbon materials, and natural/artificial nanomaterials. Various forms of these materials have been tested for pollutant removal and their advantages and disadvantages in real applications are presented.
Carbon-based nanomaterials have a large specific surface area, excellent acid stability, thermal resistance, and have attracted special attention in the field of pollution treatment due to their excellent physicochemical properties. It was found that the carbon materials can effectively remove pollutants such as nitrogen oxide, hydrogen sulfide, heavy metals, dyes and pharmaceutical compounds from the environment, with an adsorption efficiency of > 80% or a photocatalytic degradation efficiency of > 98%. There has been a steady increase in reports on carbon-based nanomaterials in pollutant treatment over the past decade (retrieved publications from the last five years 2019 – 2023 from the Scopus Database using keywords such as carbon nanomaterials, graphene, graphene oxide, photocatalysis, adsorption, pollutants, environment or environmental). It was revealed that more than 2000 records matched the selected keywords.
This overview aims at gathering and reporting:
(i) recent literature on the applications of graphene,
(ii) applications for pollutants of high added value metals discharged into the environment.
iii) linking molecular polymerization to the modern trends in green chemistry and the cyclical economy
The innovation of this work is clear in the absence of review articles or reviews of the use of graphene for high added value materials combined with waste management, green chemistry and green economy. The bibliographic search has been made on electronic resources and databases, such as Scopus, ScienceDirect, ResearchGate, Springer, Elsevier, MDPI, Wiley, which are considered to be the largest databases of evaluated projects, using a combination of terms and keywords.