Tyrėjai naudoja „Flash“, kad paverstų plastikines šiukšles ir maisto atliekas vertinga medžiaga

Visos Naujienos
Jeffo Fitlowo / Ryžių universiteto nuotr

Bananų žievelė iš jūsų pietų, paversta grafenu, gali padėti masiškai sumažinti betono ir kitų statybinių medžiagų poveikį aplinkai. Kol jūs prie jo, meskite tuos plastiko tuštinimus.

Naujas procesas, kurį įvedė chemikas Jamesas Touras Rice universiteto laboratorija, beveik bet kurio anglies šaltinio kiekį gali paversti vertingais grafeno dribsniais. Procesas yra greitas ir pigus; Ekskursija sakė, kad „flash grafeno“ technika toną anglies, maisto atliekų ar plastiko gali paversti grafenu už dalį sąnaudų, naudojamų kitais biriais grafeno gamybos būdais.


'Tai yra didelis dalykas', - sakė Touras. „Pasaulis išmeta 30–40% viso maisto, nes jis blogai eina, o plastiko atliekos kelia susirūpinimą visame pasaulyje. Mes jau įrodyta kad bet kurią kieto anglies pagrindo medžiagą, įskaitant mišrių plastiko atliekas ir gumines padangas, galima paversti grafenu “.

Kaip pranešta Gamta , greitasis grafenas gaminamas per 10 milisekundžių, kaitinant anglies turinčias medžiagas iki 3000 Kelvinų (apie 5000 laipsnių pagal Celsijų). Pradinė medžiaga gali būti beveik bet kokia anglies koncentracija. Maisto atliekos, plastiko atliekos, naftos koksas, anglis, medžio iškarpos ir anglis yra pagrindiniai kandidatai, sakė Touras. 'Kadangi dabartinė grafeno kaina yra nuo 67 000 iki 200 000 USD už toną, šio proceso perspektyvos atrodo puikios', - sakė jis.

DAUGIAU: Kita pergalė prieš plastiką - šie vandens ženklai netrukus bus supakuoti į aliuminio skardines

„Tour“ teigė, kad betono rišimui naudojamo cemento koncentracija, sudaranti tik 0,1% pliūpsnio grafeno, gali trečdaliu sumažinti didžiulį jo poveikį aplinkai. Pranešama, kad gaminant cementą kasmet išmetama net 8% žmogaus pagaminto anglies dioksido.


„Sustiprinę betoną grafenu, statybai galėtume naudoti mažiau betono, o gaminti kainuotų mažiau, o transportuoti - mažiau“, - sakė jis. „Iš esmės mes sulaikome tokias šiltnamio efektą sukeliančias dujas kaip anglies dioksidas ir metanas, kurias maisto atliekos būtų išmetusios sąvartynuose. Mes konvertuojame tuos anglis į grafeną ir pridedame tą grafeną į betoną, taip sumažinant anglies dvideginio kiekį, susidarantį gaminant betoną. Tai naudingas aplinkos scenarijus, kuriame naudojamas grafenas “.

„Šiukšlių pavertimas lobiais yra žiedinės ekonomikos raktas“, - sakė bendraautoris Rouzbeh Shahsavari, „Rice“ civilinės ir aplinkos inžinerijos bei medžiagų mokslo ir nanoinžinerijos mokslų daktaras. 'Čia grafenas veikia ir kaip 2D šablonas, ir kaip sutvirtinimo priemonė, kontroliuojanti cemento hidrataciją ir paskesnį stiprumo vystymąsi.'


SUSIJĘS: Ši revoliucinė aukštakrosnė garina šiukšles ir paverčia jas švaria energija (be jokių išmetimų).

Anksčiau Touras teigė, kad „grafenas buvo per brangus naudoti šiose programose. „Flash“ procesas žymiai sumažins kainą, o padės mums geriau tvarkyti atliekas “.

'Taikant mūsų metodą, ši anglis fiksuojama', - sakė jis. - Jis daugiau nepateks į orą.

Procesas puikiai derinamas su neseniai paskelbtais Rice Anglies stebulė iniciatyva sukurti ateitį be išmetamųjų teršalų, kurie iš naftos ir dujų panaudoja angliavandenilius, kad gautų vandenilio dujas ir kietąją anglį, išmetant anglies dvideginį. „Flash“ grafeno procesas gali paversti tą kietą anglį betono, asfalto, pastatų, automobilių, drabužių ir kt. Grafenu, sakė Touras.


„Flash Joule“ šildymas tūriniam grafenui, kurį „Tour“ laboratorijoje sukūrė Rice'o magistrantas ir pagrindinis autorius Duy Luongas, tobulina tokias technikas kaip grafito šveitimas ir cheminių garų nusodinimas ant metalinės folijos, kuriai reikia daug daugiau pastangų ir išlaidų, kad pagamintumėte tik šiek tiek grafeno .

Jeffo Fitlowo / Rive universiteto nuotr

Dar geriau - proceso metu gaunamas „turbostratiškas“ grafenas su netinkamai išdėstytais sluoksniais, kuriuos lengva atskirti. 'A-B sukrautą grafeną iš kitų procesų, tokių kaip grafito šveitimas, labai sunku išardyti', - sakė Touras. „Sluoksniai stipriai laikosi kartu. Bet su turbostratiniu grafenu dirbti yra daug lengviau, nes sukibimas tarp sluoksnių yra daug mažesnis. Jie tiesiog išsiskiria tirpale arba susimaišę į kompozitus.

'Tai svarbu, nes dabar galime pasiekti, kad kiekvienas iš šių vieno atomo sluoksnių sąveikautų su pagrindiniu kompozitu', - sakė jis.

Laboratorija pažymėjo, kad panaudoti kavos tirščiai transformuoti į nesugadintus vieno sluoksnio grafeno lakštus.

ŽIŪRĖKITE: Toronto šiukšliavežius netrukus varys biodujos iš jų surenkamų maisto likučių

Tūriniai grafeno kompozitai su plastiku, metalais, fanera, betonu ir kitomis statybinėmis medžiagomis būtų pagrindinė greito grafeno rinka, teigia tyrėjai, kurie jau išbando grafenu sustiprintą betoną ir plastiką.

„Flash“ procesas vyksta specialiai pritaikytame reaktoriuje, kuris greitai pašildo medžiagą ir išskiria visus anglies neturinčius elementus kaip dujas. 'Kai šis procesas yra industrializuotas, tokie elementai kaip deguonis ir azotas, išeinantys iš greitojo reaktoriaus, visi gali būti įstrigę kaip mažos molekulės, nes jie turi vertę', - sakė Touras.

Jis teigė, kad blykstės procesas gamina labai mažai šilumos pertekliaus, nukreipdamas beveik visą savo energiją į taikinį. 'Po kelių sekundžių galite uždėti pirštą tiesiai ant konteinerio', - sakė Touras. „Turėkite omenyje, kad tai yra beveik tris kartus karščiau nei cheminio garų nusodinimo krosnys, kurias anksčiau naudojome grafenui gaminti, tačiau greitojo proceso metu šiluma koncentruojasi anglies medžiagoje, o nė viena aplinkiniame reaktoriuje.

'Visas energijos perteklius išeina kaip šviesa, labai ryškiai, o kadangi tirpiklių nėra, tai yra itin švarus procesas', - sakė jis.

DAUGIAU: Olandijos vaikinas, garsėjantis Ramiojo vandenyno šiukšlių pleistro valymu, dabar taip pat valo pasaulio upes

Luongas nesitikėjo rasti grafeno, kai sušaudė pirmąjį nedidelio masto prietaisą, kad surastų naujų medžiagų fazių, pradedant suodžių pavyzdžiu. „Tai prasidėjo, kai pažvelgiau į mokslo straipsnį, kuriame kalbėta apie„ Joule “žaibišką kaitinimą, kad būtų pagamintos fazę keičiančios metalų nanodalelės“, - sakė jis. Tačiau Luongas greitai suprato, kad procesas gamina tik aukštos kokybės grafeną.

„Rice“ tyrinėtojos ir bendraautorės Ksenia Bets atomo lygio modeliavimas patvirtino, kad temperatūra yra raktas į greitą medžiagos susidarymą. 'Mes iš esmės paspartiname lėtą geologinį procesą, kurio metu anglis virsta pagrindine būsena - grafitu', - sakė ji. „Puikiai pagreitėjęs dėl šilumos šuolio, jis taip pat sustabdomas reikiamu momentu, grafeno stadijoje.

SUSIJĘS: Kinija dabar jau šiais metais atsisako vienkartinių plastikų

'Nuostabu, kaip moderniausi kompiuteriniai modeliavimai, žinomi lėtai, stebint tokią kinetiką, atskleidžia aukštos temperatūros moduliuojamų atominių judesių ir transformacijos detales', - sakė Betsas.

„Tour“ tikisi per dvejus metus pagaminti kilogramą (2,2 svaro) greito grafeno dienos, pradedant neseniai Energetikos departamento finansuotu projektu JAV pagamintoms anglims konvertuoti. „Tai galėtų suteikti anglies išpardavimą dideliu mastu, nebrangiai paverčiant ją žymiai didesnės vertės statybine medžiaga“, - sakė jis.

Perspausdinta iš Ryžių universitetas

(ŽIŪRĖKITEpaaiškinamasis vaizdo įrašas)

Pasinaudokite pozityvumu, pasidalindami naujienomis su draugais socialiniuose tinkluose ...