תהליך חדש הופך אשפה מבוססת פחמן לגרפן 'חומר פלא'

(ג'ף פיטלו/אוניברסיטת רייס)

מדענים פיתחו טכניקה חדשה להפיכת כמעט כל אשפה על בסיס פחמן - מעור בננה ועד צמיגי מכוניות - ל גרפן פתיתים, תהליך שעשוי לספק השפעות סביבתיות חיוביות ביותר.

טכניקת ה'פלאש גרפן' היא מהירה וזולה, וכוללת חימום של פסולת ל-3,000 קלווין (2,727 מעלות צלזיוס או 4,940 מעלות פרנהייט). זה שובר את קשרי הפחמן בתוך חומרי המטרה, אשר לאחר מכן משוחזרים כגרפן באלפיות שניות בלבד.

זה לא רק נותן לנו דרכים לעשות שימוש באשפה שאחרת היה נזרק, אלא שזו דרך יעילה וזולהייצור גרפן, אשר לאחר מכן ניתן להשתמש במגוון דרכים ידידותיות לסביבה.

'זה עניין גדול' אומר הכימאי ג'יימס טור מאוניברסיטת רייס. 'העולם זורק 30 אחוז עד 40 אחוז מכל המזון, כי הוא מתקלקל, ופסולת פלסטיק מעוררת דאגה עולמית'.

'כבר הוכחנו שכל חומר מוצק המבוסס על פחמן, כולל פסולת פלסטיק מעורבת וצמיגי גומי, ניתן להפוך לגרפן'.

תהליכי ייצור גרפן קיימים מביאים לגרפן באיכות נמוכה או לגרפן באיכות גבוהה בנפחים נמוכים. כאן, המדענים הצליחו לפתח טכניקה שמקבלת כמות הגונה של הדברים הטובים, בזמן מהיר יותר ובעלות נמוכה יותר.

במרכז הפעולה נמצאת שיטה המכונה חימום ג'ול , שבו טלטלה מהירה של חשמל משמשת ליצירת חום עז. זהו תהליך ששימש בעבר מדענים ליצירת ננו-חלקיקי מתכת.

אם ניתן לייצר גרפן בזול, אז זה אומר שניתן להשתמש בו במקומות נוספים - כדי לעזור בייצור של מכוניות או בגדים, למשל, או במלט לקשירת בטון (תהליך שאחראי על בסביבות 8 אחוז של CO2 מעשה ידי אדם בכל שנה).

'על ידי חיזוק בטון עם גרפן, נוכל להשתמש בפחות בטון לבנייה, וזה יעלה פחות לייצור ופחות לשנע', אומר טור . 'בעיקרון, אנחנו לוכדים גזי חממה כמו פחמן דו חמצני ומתאן שפסולת מזון הייתה פולטת במזבלות.'

'אנחנו ממירים את הפחמנים האלה לגרפן ומוסיפים את הגרפן הזה לבטון, ובכך מורידים את כמות הפחמן הדו חמצני שנוצר בייצור בטון. זה תרחיש סביבתי win-win באמצעות גרפן״.

הטכניקה המתוארת יכולה לעזור להמיר חומרים כמו פסולת מזון, פסולת פלסטיק, קולה נפט, פחם, גזירי עץ וביו-צ'אר לגרפן יקר ערך, אומרים החוקרים. זה גם אמור להיות קל יחסית להגדלה.

הטמפרטורה היא המפתח - היא בעצם מזרזת את התפתחות הפחמן למצב הקרקע הגרפיט שלו, אבל גם עוצרת את האבולוציה הזו בדיוק בנקודה הנכונה כדי לקצור גרפן באיכות גבוהה.

לא נדרשים ממיסים או תוספים כימיים לתהליך, ואלמנטים שאינם פחמן משתחררים כגז. יתרה מכך, התהליך מייצר מעט מאוד חום עודף, והמכשיר המכיל קריר למגע רק כמה שניות לאחר מכן.

Graphene כבר הוכיח את ערכו בשורה של יישומים, מכסיםמכשירי חשמל, ייצור וניקוי מזהמים. כעת מדענים יכולים לייצר אותו בעלות נמוכה יותר, תוך שימוש חוזר בחומרים שאחרת היו הולכים לפח.

'הפיכת האשפה לאוצר היא המפתח לכלכלה המעגלית', אומר מדען החומר Rouzbeh Shahsavari מאוניברסיטת רייס.

המחקר פורסם ב טֶבַע .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.