Usando un foglio di rame, contenitori di vetro e un forno a microonde domestico convenzionale, I ricercatori dell'Università del Wyoming hanno dimostrato che la polvere di carbone polverizzata può essere convertita in nanografite di valore più elevato.

La scoperta è un altro passo avanti nello sforzo di trovare usi alternativi per il carbone del bacino del fiume Powder del Wyoming, in un momento in cui la domanda di carbone per la produzione di elettricità è in calo a causa delle preoccupazioni sui cambiamenti climatici.

In un articolo pubblicato sulla rivista Nano-strutture e nano-oggetti , i ricercatori UW riferiscono di aver creato un ambiente in un forno a microonde per convertire con successo la polvere di carbone grezzo in nano-grafite, che viene utilizzato come lubrificante e in articoli che vanno dagli estintori alle batterie agli ioni di litio. Questo "metodo in un'unica fase con trattamento a microonde assistito da metallo" è un nuovo approccio che potrebbe rappresentare una tecnologia di conversione del carbone semplice e relativamente economica.

"Questo metodo fornisce un nuovo percorso per convertire abbondanti fonti di carbonio in materiali di alto valore con vantaggi ecologici ed economici, " ha scritto il gruppo di ricerca, guidato dal Professore Associato TeYu Chien, nel Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'UW.

Altri coinvolti nel progetto sono stati il ​​professor Jinke Tang, nel Dipartimento di Fisica e Astronomia; Professore Associato Brian Leonard, presso il Dipartimento di Chimica; Professor Maohong Fan, presso il Dipartimento di Ingegneria del Petrolio e la Scuola di Risorse Energetiche; studenti laureati Rabindra Dulal, del Nepal, Joann Hilman, di Laramie, Wyo., Chris Masi, di Siracusa, N.Y., e Teneil Schumacher, di Bufalo, Wyo.; e i ricercatori post-dottorato Gaurab Rimal, del Nepal, e Bang Xu, della Cina.

Mentre ricerche precedenti hanno dimostrato che le microonde possono essere utilizzate per ridurre il contenuto di umidità del carbone e rimuovere zolfo e altri minerali, la maggior parte di questi metodi richiede un pretrattamento chimico specifico del carbone. Nel loro esperimento, i ricercatori dell'UW hanno semplicemente ridotto in polvere il carbone grezzo del Powder River Basin.

Quella polvere è stata poi posta su un foglio di rame e sigillata in contenitori di vetro con una miscela di gas di argon e idrogeno, prima di essere messo in un forno a microonde. È stato scelto un forno a microonde convenzionale per praticità e perché forniva i livelli di radiazione desiderati.

"Tagliando la lamina di rame a forma di forchetta, le scintille sono state indotte dalla radiazione a microonde, generando una temperatura estremamente elevata superiore a 1, 800 gradi Fahrenheit in pochi secondi, "dice Masi, autore principale del paper. "Ecco perché non dovresti mettere una forchetta di metallo all'interno di un forno a microonde."

Le scintille provocate dalle microonde hanno generato le alte temperature necessarie per trasformare la polvere di carbone in grafite policristallina, con il foglio di rame e il gas idrogeno che contribuiscono anche al processo.

Mentre l'esperimento includeva durate delle microonde comprese tra 3 e 45 minuti, la durata ottimale è risultata essere di 15 minuti.

I ricercatori affermano che questo nuovo metodo di conversione del carbone potrebbe essere perfezionato ed eseguito su scala più ampia per produrre sia una qualità che una quantità maggiore di materiali in nanografite.

"Le riserve finite di grafite e le preoccupazioni ambientali per le procedure di estrazione della grafite rendono questo metodo di conversione del carbone in grafite una grande fonte alternativa di produzione di grafite, " hanno scritto gli scienziati.