Flash graphene rocks strategi for plastaffald

Plastikaffald kommer tilbage i sort som uberørt grafen, takket være ACDC.

Det er, hvad Rice University-forskere kalder den proces, de brugte til at gøre effektiv brug af affaldsplastik, der ellers ville øge planetens miljøproblemer. I dette tilfælde, Rice-kemikeren James Tours laboratorium ændrede sin metode til fremstilling af flashgrafen for at forbedre den til genanvendelse af plastik til grafen.

Laboratoriets undersøgelse vises i tidsskriftet American Chemical Society ACS Nano .

Ganske enkelt, i stedet for at hæve temperaturen på en kulstofkilde med jævnstrøm, som i den oprindelige proces, laboratoriet udsætter først plastikaffald for omkring otte sekunders højintensiv vekselstrøm, efterfulgt af DC-stødet.

Produkterne er turbostratisk grafen af ​​høj kvalitet, et værdifuldt og opløseligt stof, der kan bruges til at forbedre elektronik, kompositter, beton og andre materialer, og kulstofoligomerer, molekyler, der kan ventileres væk fra grafen til brug i andre applikationer.

"Vi producerer en betydelig mængde brint, som er et rent brændstof, i vores blinkende proces, " sagde Rice kandidatstuderende og hovedforfatter Wala Algozeeb.

Tour vurderede, at i industriel skala, ACDC-processen kunne producere grafen for omkring $125 i el-omkostninger pr. ton plastikaffald.

"Vi viste i det originale papir, at plastik kunne omdannes, men kvaliteten af ​​grafen var ikke så god, som vi ville have det, " sagde Tour. "Nu, ved at bruge en anden sekvens af elektriske impulser, vi kan se en stor forskel."

Han bemærkede, at de fleste af verdens plastgenbrugsteknologier er ineffektive, og at kun omkring 9 % af det producerede plastik genanvendes. Mest berygtet, Tour sagde, er en ø af plastikaffald på størrelse med Texas, der er dannet i Stillehavet.

"Vi er nødt til at håndtere det her, " sagde han. "Og der er et andet problem:Mikrober i havet, der omdanner kuldioxid til ilt, bliver hindret af plastiknedbrydningsprodukter, og de vender processen om. tage ilt og omdanne det til kuldioxid. Det vil være rigtig dårligt for mennesker."

Tour bemærket flash joule konvertering eliminerer en stor del af udgifterne forbundet med genbrug af plastik, herunder sortering og rengøring, der kræver energi og vand. "I stedet for at genbruge plastik til piller, der sælges for $2, 000 pr. ton, du kunne være upcycling til grafen, som har en meget højere værdi, " sagde han. "Der er et økonomisk såvel som et miljømæssigt incitament."

På trods af den overvældende mængde plastikråvarer, at have for meget grafen vil ikke være et problem, sagde Tour. "Uanset hvad du gør med kulstof, når du har taget det op af jorden fra olie eller gas eller kul, det ender i kuldioxidkredsløbet, " sagde han. "Det gode ved grafen er, at dets biologiske nedbrydning under mange forhold er meget langsom, så i de fleste tilfælde kommer det ikke ind i kulstofkredsløbet igen i hundreder af år."

Han bemærkede, at forskerne arbejder på at forfine flashgrafen-processen til andre materialer, især til madspild. "Vi arbejder på at generere en god pulssekvens for at omdanne madspild til grafen af ​​meget høj kvalitet med så lidt emission som muligt, " sagde han. "Vi bruger maskinlæringsprogrammer for at hjælpe os med at vide, hvor vi skal hen."

Den nye undersøgelse følger et andet nyligt papir, der karakteriserer flashgrafen fremstillet af kønrøg via jævnstrøms joule-opvarmning. Det papir, også i ACS Nano, kombineret mikroskopi og simuleringer for at vise to forskellige morfologier:turbostratisk grafen og rynkede grafenplader. The study described how and why the rearranged carbon atoms would take one form or the other, and that the ratio can be controlled by adjusting the duration of the flash.