Plastic afval komt terug in het zwart als ongerept grafeen, dankzij ACDC.

Dat is wat wetenschappers van Rice University het proces noemen dat ze gebruikten om efficiënt gebruik te maken van afvalplastic dat anders zou bijdragen aan de milieuproblemen van de planeet. Op dit moment, het lab van Rice-chemicus James Tour heeft zijn methode aangepast om flashgrafeen te maken om het te verbeteren voor het recyclen van plastic tot grafeen.

De studie van het laboratorium verschijnt in het tijdschrift American Chemical Society ACS Nano .

gewoon, in plaats van de temperatuur van een koolstofbron met gelijkstroom te verhogen, zoals in het oorspronkelijke proces, het lab stelt plastic afval eerst bloot aan ongeveer acht seconden wisselstroom met hoge intensiteit, gevolgd door de DC-schok.

De producten zijn hoogwaardig turbostratisch grafeen, een waardevolle en oplosbare stof die kan worden gebruikt om elektronica te verbeteren, composieten, beton en andere materialen, en koolstofoligomeren, moleculen die van het grafeen kunnen worden afgevoerd voor gebruik in andere toepassingen.

"We produceren aanzienlijke hoeveelheden waterstof, wat een schone brandstof is, in ons flitsproces, " zei Rice afgestudeerde student en hoofdauteur Wala Algozeeb.

Tour schatte dat op industriële schaal, het ACDC-proces zou grafeen kunnen produceren voor ongeveer $ 125 aan elektriciteitskosten per ton plastic afval.

"We hebben in het originele papier laten zien dat plastic kan worden omgezet, maar de kwaliteit van het grafeen was niet zo goed als we wilden, " zei Tour. "Nu, door een andere reeks elektrische pulsen te gebruiken, we zien een groot verschil."

Hij merkte op dat de meeste van 's werelds plastic recyclingtechnologieën ineffectief zijn, en dat slechts ongeveer 9% van het geproduceerde plastic wordt gerecycled. meest beruchte, toer zei, is een eiland van plastic afval ter grootte van Texas dat zich heeft gevormd in de Stille Oceaan.

“Hier hebben we mee te maken, " zei hij. "En er is nog een ander probleem:microben in de oceaan die koolstofdioxide omzetten in zuurstof worden gehinderd door plastic afbraakproducten en ze keren het proces om, zuurstof opnemen en omzetten in koolstofdioxide. Dat zal heel slecht zijn voor de mens."

Tour merkte op dat flash joule-conversie veel van de kosten elimineert die gepaard gaan met het recyclen van plastic, inclusief sorteren en schoonmaken waarvoor energie en water nodig zijn. "In plaats van plastic te recyclen tot pellets die voor $ 2 worden verkocht, 000 een ton, je zou kunnen upcyclen naar grafeen, die een veel hogere waarde heeft, " zei hij. "Er is zowel een economische als een ecologische stimulans."

Ondanks de overweldigende hoeveelheid plastic grondstoffen, te veel grafeen hebben zal geen probleem zijn, zei toer. "Wat je ook doet met koolstof, als je het eenmaal uit de grond hebt gehaald uit olie, gas of kolen, het komt terecht in de koolstofdioxidecyclus, " zei hij. "Het leuke van grafeen is dat de biologische afbraak ervan onder veel omstandigheden erg traag is, dus in de meeste gevallen komt het pas honderden jaren terug in de koolstofcyclus."

Hij merkte op dat de onderzoekers werken aan het verfijnen van het flitsgrafeenproces voor andere materialen, vooral voor voedselverspilling. "We werken aan het genereren van een goede pulssequentie om voedselverspilling om te zetten in grafeen van zeer hoge kwaliteit met zo min mogelijk uitstoot, " zei hij. "We gebruiken machine learning-programma's om ons te helpen weten waar we heen moeten."

De nieuwe studie volgt een ander recent artikel dat flitsgrafeen karakteriseert dat wordt geproduceerd uit roet via gelijkstroom joule-verwarming. dat papier, ook in ACS Nano, gecombineerde microscopie en simulaties om twee verschillende morfologieën te laten zien:turbostratisch grafeen en gerimpelde grafeenvellen. De studie beschreef hoe en waarom de herschikte koolstofatomen de ene of de andere vorm zouden aannemen, and that the ratio can be controlled by adjusting the duration of the flash.