Μια νέα διαδικασία, η flash graphene, που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο του χημικού James Tour στο Rice University μπορεί να μετατρέψει μεγάλες ποσότητες σχεδόν οποιασδήποτε πηγής άνθρακα, απορρίμματα, τρόφιμα ή πλαστικά, σε γραφένιο με ένα πολύ μικρότερο κόστος από ότι οι κλασσικές μέθοδοι παραγωγής γραφενίου.
«Αυτό είναι μεγάλη υπόθεση. Ο κόσμος πετάει το 30 έως 40% του συνόλου των τροφίμων και τα πλαστικά απόβλητα αποτελούν παγκόσμια ανησυχία. Έχουμε ήδη αποδείξει ότι κάθε στερεό υλικό με βάση τον άνθρακα, συμπεριλαμβανομένων των μικτών πλαστικών απορριμμάτων και των ελαστικών, μπορεί να μετατραπεί σε γραφένιο», είπε ο Tour.
Όπως αναφέρεται στη στη δημοσίευση της ερευνητικής ομάδας στο περιοδικό Nature, η μέθοδος flash graphene παράγει γραφένιο σε 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου με θέρμανση υλικών που περιέχουν άνθρακα σε θερμοκρασία 3.000 Kelvin. Το αρχικό υλικό μπορεί να είναι σχεδόν οτιδήποτε περιέχει άνθρακα. Τα απόβλητα τροφίμων, τα πλαστικά απόβλητα, τα υπολλείμματα ξύλου και το κάρβουνο είναι οι κύριοι υποψήφιο. Με την παρούσα εμπορική τιμή του γραφενίου να είναι 67.000 έως 200.000 δολάρια ανά τόνο, οι προοπτικές της μεθόδου φαίνονται εξαιρετικές.
Η ερευνητική ομάδα υποστηρίζει ότι συγκέντρωση μόλις 0,1% γραφενίου στο τσιμέντο ως συνδετικό υλικό θα μπορούσε να μειώσει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις του σκυροδέματος κατά 30%. Η παραγωγή τσιμέντου είναι υπεύθυνη για έως και 8% του ανθρωπογενούς διοξειδίου του άνθρακα κάθε χρόνο.
«Με την ενίσχυση του σκυροδέματος με γραφένιο, θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε λιγότερο σκυρόδεμα στις κατασκευές άρα θα έχουμε λιγότερο κόστος συνολικά και στην κατασκευή και στις μεταφορές. Ουσιαστικά, παγιδεύουμε αέρια του θερμοκηπίου όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο που θα είχαν προκύψει από τα απόβλητα τροφίμων στις χωματερές. Μετατρέπουμε αυτόν τον άνθρακα σε γραφένιο και προσθέτουμε το παραγόμενο γραφένιο σε σκυρόδεμα, μειώνοντας έτσι την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που παράγεται στην κατασκευή σκυροδέματος. Είναι ένα περιβαλλοντικό σενάριο win-win», εξηγεί ο Tour.
«Η μετατροπή των σκουπιδιών σε θησαυρό είναι το κλειδί για την κυκλική οικονομία, Το γραφένιο δρα ως ενισχυτικός παράγοντας που ελέγχει την ενυδάτωση του τσιμέντου και την επακόλουθη ανάπτυξη αντοχής», επισημαίνει η Rouzbeh Shahsavari, επίκουρη Kαθηγήτρια Περιβαλλοντικής Μηχανικής, Επιστήμης υλικών και νανομηχανικής στο Rice University και Πρόεδρος της C-Crete Technologies.
«Στο παρελθόν», είπε ο Tour, «το γραφένιο ήταν πολύ ακριβό για να χρησιμοποιηθεί σε αυτές τις εφαρμογές. Η τεχνική flash graphene έχει μειώσει σημαντικά το κόστος ενώ μας βοηθά να διαχειριζόμαστε καλύτερα τα απόβλητα. Με τη μέθοδο μας, αυτός ο άνθρακας καθίσταται σταθερός. Δεν θα ξαναβρεθεί στον αέρα».
«Η διαδικασία ευθυγραμμίζεται καλά με την πρόσφατα ανακοινωθείσα πρωτοβουλία Carbon Hub του Rice University για τη δημιουργία ενός μέλλοντος μηδενικών εκπομπών που επαναχρησιμοποιεί τους υδρογονάνθρακες από το πετρέλαιο και το αέριο για την παραγωγή αερίου υδρογόνου και στερεού άνθρακα με μηδενικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Η τεχνική flash graphene μπορεί να μετατρέψει αυτόν τον στερεό άνθρακα σε γραφένιο για σκυρόδεμα, άσφαλτο, κτίρια, αυτοκίνητα, ρούχα και άλλα», είπε ο Tour.
Η θέρμανση Flash Joule για παραγωγή γραφενίου αναπτύχθηκε στο εργαστήριο όπου είναι επικεφαλής ο Tour, από τον μεταπτυχιακό φοιτητή και βασικό συγγραφέα της δημοσίευσης στο Nature, Δρ. Duy Luong, και ουσιαστικά είναι μια τεχνική που μπορεί να παράγει μεγάλες ποσότητες γραφενίου σε αντίθεση με άλλες διαθέσιμες τεχνικές που απαιτούν πολύ μεγαλύτερη προσπάθεια και κόστος για να παραχθεί λίγο γραφένιο.
Με πληροφορίες από Rice University
