اختصاصی بسپار/ تبدیل زباله ها به گرافن در یک چشم بر هم زدن

گروه  ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر این فرایند گرافن را از ضایعات مواد غذایی، پلاستیک و سایر مواد تولید می کند. این فرایند می تواند کمک بزرگی به کاهش زباله کند. همچنین می تواند تاثیرات زیست محیطی این مواد را کاهش دهد.

فرایند جدیدی که در آزمایشگاه شیمی James Tour در دانشگاه Rice ایجاد شده است، می تواند هر ماده ای با پایه ی کربنی را به صفحات گرافنی تبدیل کند. این فرایند سریع و ارزان است. Tour بیان می کند، روش شیمیایی Flash graphene می تواند یک تن ذغال، پسماند غذا و یا پلاستیک را به گرافن تبدیل کند. این روش نسبت به سایر روش های تولید گرافن بسیار کم هزینه است. این مساله بسیار مهم است. در جهان بین 30 تا 40% از مواد غذایی دور ریخته می شود. همچنین ضایعات پلاستیکی به یک مشکل بزرگ جهانی تبدیل شده است. هر ماده ای با پایه ی کربنی مانند مخلوط ضایعات پلاستیکی و تایرهای لاستیکی می توانند به گرافن تبدیل شوند.

آنطور که در مجله ی Nature گزارش شده است، روش flash Graphene در مدت 10 میلی ثانیه با دادن دمای 3هزار کلوین به مواد دارای کربن انجام می شود. این مواد هر چیز کربن داری می توانند باشند؛ پسماندهای غذایی، ضایعات پلاستیکی، ذغال، قطعات چوب و مواد نفتی از ابتدایی ترین این مواد به شمار می روند. با توجه به قیمت فعلی گرافن که بین 67هزار تا 200هزار دلار برای هر تن است، این فرایند تولیدی بسیار عالی به نظر می رسد.

مقدار 0.1% از گرافن در سیمان برای همچسبی بهتر بتن استفاده می شود و می تواند اثر زیست محیطی آن را تا یک سوم کاهش دهد. بر اساس گزارش ها، تولید سیمان بیش از 8% از کربن دی اکسید تولیدی انسان ها، سالانه آلودگی تولید می کند.

روزبه شهسواری، استادیار در دانشکده ی مهندسی عمران و محیط زیست و همچنین مهندسی مواد و نانو در دانشگاه Rice که از همکاران این پژوهش بوده است بیان می کند، در این جا، گرافن هم مانند یک ماده ی دو بعدی عمل می کند و هم عامل تقویت کننده ای است که هیدراته شدن سیمان را کنترل کرده و استحکام آن را افزایش می دهد.

Tour بیان می کند، در گذشته گرافن برای چنین کاربردهایی بسیار گران بود. ولی با وجود فرایند Flash قیمت این ماده کاهش پیدا کرده است و این در حالی است که ما می توانیم ضایعات را بهتر مدیریت کنیم. با این روش، کربن ها در جای خود ثابت می شوند و دیگر وارد هوا نخواهند شد.

تولید کامپوزیت های پلیمری، فلزات، چوب های پلیمری، بتن و سایر مصالح ساختمانی، بازار خوبی برای Flash graphene هستند. این موضوع را محققانی بیان می کنند که پیش از این تاثیر گرافن را بر بتن و پلاستیک بررسی کرده اند.

فرایند Flash در یک راکتور که برای این کار طراحی شده است انجام می گیرد. در این راکتور گرما با سرعت بالایی به مواد منتقل می شود و همه ی مواد غیر کربنی به صورت گاز از محیط خارج می شوند. Tour بیان می کند اگر این فرایند در مقیاس صنعتی انجام بگیرد، عناصر اکسیژن و نیتروژنی که از راکتور خارج می شوند را می توان به عنوان کوچک مولکول از محیط استخراج کرد. چرا که این عناصر بسیار ارزشمند هستند. این فرایند مقدار گرمای اضافی بسایر کمی تولید می کند. چرا که تقریبا تمام انرژی خود را به سمت هدف هدایت می کند. شما می توانید انگشت خود را چند ثانیه روی راکتور قرار دهید و این موضوع را در نظر داشته باشید که دمای این محفظه سه برابر کوره ای است که به طور معمول برای تولید گرافن به روش لایه نشانی شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. در فرایند Flash، گرما بر روی مواد کربنی متمرکز می شود و تنها انرژی اضافی به صورت نور از راکتور خارج می شود. لازم به ذکر است که به دلیل نبود حلال، این فرایند به صورت فوق تمیز انجام می گیرد.

این دانشمند امیدوار است در طول دو سال بتواند یک کیلوگرم از این ماده را تولید کند.

Tour از دانشکده ی انرژی برای اجرایی کردن این فرایند در مقیاس بزرگتر گرنت پژوهشی دریافت کرده است. این گرنت توسط شرکت استارتاپی Universal Matter Ltd تامین شده است. همچنین دفتر نیروی هوایی و سازمان تحقیقات علمی و علوم بین المللی نیز از این پژوهش حمایت مالی می کنند.