Il grafene flash prodotto dalla plastica da un laboratorio della Rice University inizia come plastica post-consumo ricevuta da un riciclatore. Viene quindi miscelato con nerofumo e trasformato in grafene turbostratico tramite impulsi temporizzati di elettricità CA e CC. Credito:Tour Group/Rice University
I rifiuti di plastica tornano neri come grafene incontaminato, grazie all'ACDC.
Questo è ciò che gli scienziati della Rice University chiamano il processo che hanno impiegato per fare un uso efficiente della plastica di scarto che altrimenti si aggiungerebbe ai problemi ambientali del pianeta. In questo caso, il laboratorio del chimico della Rice James Tour ha modificato il suo metodo per produrre grafene flash per migliorarlo per riciclare la plastica in grafene.
Lo studio del laboratorio appare sulla rivista dell'American Chemical Society ACS Nano .
Semplicemente, invece di aumentare la temperatura di una sorgente di carbonio con corrente continua, come nel processo originale, il laboratorio prima espone i rifiuti di plastica a circa otto secondi di corrente alternata ad alta intensità, seguito dalla scossa DC.
I prodotti sono grafene turbostratico di alta qualità, una sostanza preziosa e solubile che può essere utilizzata per potenziare l'elettronica, compositi, cemento e altri materiali, e oligomeri di carbonio, molecole che possono essere scaricate lontano dal grafene per l'uso in altre applicazioni.
"Produciamo una notevole quantità di idrogeno, che è un carburante pulito, nel nostro processo di lampeggio, ", ha detto lo studente laureato Rice e autore principale Wala Algozeeb.
Tour ha stimato che su scala industriale, il processo ACDC potrebbe produrre grafene per circa 125 dollari in costi di elettricità per tonnellata di rifiuti di plastica.
Un'immagine al microscopio elettronico a trasmissione mostra il grafene flash ACDC prodotto alla Rice University. Il processo promette di produrre grafene turbostratico di alta qualità dai rifiuti di plastica che può essere utilizzato per migliorare l'elettronica, compositi, cemento e altri materiali. Credito:Tour Group/Rice University
"Abbiamo mostrato nel documento originale che la plastica può essere convertita, ma la qualità del grafene non era così buona come volevamo che fosse, " Tour ha detto. "Ora, utilizzando una diversa sequenza di impulsi elettrici, possiamo vedere una grande differenza".
Ha notato che la maggior parte delle tecnologie di riciclaggio della plastica nel mondo sono inefficaci, e che solo il 9% circa della plastica prodotta viene riciclata. Il più noto, Tour ha detto, è un'isola di rifiuti di plastica delle dimensioni del Texas che si è formata nell'Oceano Pacifico.
"Dobbiamo affrontare questo, " ha detto. "E c'è un altro problema:i microbi nell'oceano che convertono l'anidride carbonica in ossigeno sono ostacolati dai prodotti di degradazione della plastica e stanno invertendo il processo, prendendo ossigeno e convertendolo in anidride carbonica. Sarà davvero un male per gli umani".
Il tour ha notato che la conversione flash joule elimina gran parte delle spese associate al riciclaggio della plastica, compreso lo smistamento e la pulizia che richiedono energia e acqua. "Piuttosto che riciclare la plastica in pellet che vendono per $ 2, 000 a tonnellata, potresti passare al grafene, che ha un valore molto più alto, " ha detto. "C'è un incentivo economico oltre che ambientale".
Nonostante l'enorme quantità di materie prime di plastica, avere troppo grafene non sarà un problema, Tour ha detto. "Qualunque cosa tu faccia con il carbonio, una volta che l'hai tolto dal terreno dal petrolio, dal gas o dal carbone, finisce nel ciclo dell'anidride carbonica, " ha detto. "La cosa bella del grafene è che la sua degradazione biologica in molte condizioni è molto lenta, quindi nella maggior parte dei casi non rientra nel ciclo del carbonio per centinaia di anni".
Ha notato che i ricercatori stanno lavorando per perfezionare il processo del grafene flash per altri materiali, soprattutto per gli sprechi alimentari. "Stiamo lavorando per generare una buona sequenza di impulsi per convertire i rifiuti alimentari in grafene di altissima qualità con il minor numero di emissioni possibile, " ha detto. "Stiamo impiegando programmi di apprendimento automatico per aiutarci a sapere dove andare".
Il nuovo studio segue un altro documento recente che caratterizza il grafene flash prodotto dal nerofumo tramite riscaldamento joule a corrente continua. quella carta, anche in ACS Nano, microscopia combinata e simulazioni per mostrare due morfologie distinte:grafene turbostratico e fogli di grafene rugoso. Lo studio ha descritto come e perché gli atomi di carbonio riorganizzati avrebbero preso una forma o l'altra, e che il rapporto può essere controllato regolando la durata del flash.
