Наука02 април 2020

Светкавичното превръщане на отпадъци в съкровище

Процесът пази околната среда и превръща отпадъчни продукти в материал, който укрепва бетон

снимка: iStock
снимка: iStock
Химикът от лабораторията на Университета Райс – Джеймс Тур представя нов метод, който превръща големи количества от почти всеки въглероден източник в малки пластинки графен. Процесът е евтин и бърз, а Тур разказва, че техниката „светкавичен графен“ може да преобразува тон въглища, хранителни отпадъци или пластмаса за малка част от цената, нужна за производство на прахообразен графен.

Според него това е голямо откритие, тъй като в световен мащаб се изхвърлят 30-40% от храната и огромно количество пластмаса, а всеки твърд въглероден материал може да се превърне в графен. Светкавичният (флаш) графен се получава за 10 милисекунди след нагряване на съдържащи въглерод суровини на около 2800 градуса по целзий, а суровина могат да бъдат също въглища, петролен кокс, талашит и всякакви пластмасови изделия. Търговската цена на графена в момента варира между 67 000 и 200 000 долара и това кара перспективите на този нов метод да изглеждат чудесно според Тур, който пояснява, че наличието на едва 0,1% мигновен графен в бетонови смеси може да намали колосалните им щети върху природата с 1/3.  

Укрепването на бетона по този начин би намалило количеството му, което води до по-ниски разходи за производство и транспорт. „По същество ние улавяме газове като въглероден диоксид и метан от отпадъците, които иначе биха ги освободили на сметищата. Превръщаме ги в графен, а него добавяме в бетона, намалявайки количеството въглероден диоксид, генерирано при получаването на бетон. Един екологичен сценарий, в който всички страни печелят",  пояснява Джеймс Тур.

Става ясно, че превръщането на боклука в съкровище лежи в основите на кръговата икономика. В миналото графенът е бил твърде скъп, за да се използва в строителството, но с помощта на този нов, светкавичен метод, цената ще бъде значително по-ниска, спомагайки в голяма степен  и за справянето с отпадъците. С тази система въглеродът става фиксиран и не навлиза повече във въздуха.

Процесът превръща твърдия въглерод в графен за бетон, асфалт, сгради, коли, дрехи и др. Насипните композитни смеси на графен с пластмаса, метали, шперплат, бетон и други строителни материали биха били главният пазар на светкавичния графен според учените, изпробвали бетон и пластмаса, смесени с графен.

Малко повече за процедурата
Всичко се случва в специално проектиран реактор, който загрява материала, поставен вътре и изхвърля невъглеродните елементи под формата на газ. Реакцията произвежда много малко топлина, а цялата излишна енергия излиза като светлина под формата на ярка светкавица. Това, че в процеса не са включени разтворители, го прави изключително чист и щадящ атмосферата.
Интересен факт е, че при старта на този опит учените не са очаквали да получат вече познатия графен, а да открият нови фази на нагретия материал. Но бързо станало ясно, че процедурата не произвежда нищо друго, освен висококачествен графен. Температурата е ключов фактор за бързото образуване на материала. Всъщност се получава ускорение на бавния геоложки процес, в който въглеродът се превръща в своето основно състояние - графит и в точния момент топлинният скок се спира на етап графен.

Тур се надява да произвежда килограм от ценния материал на ден в продължение на две години в проект на американското министерство на енергетиката за преобразуване на въглища. „Това би могло евтино да преобразува огромно количество въглища в много по-високостойностен строителен материал." заключва той.  



Накратко за графена

Той е прозрачен материал, открит през 2012 г., разновидност на въглерода и най-добрият проводник на топлина и електричество, познат на човечеството. Графенът едновременно е най-твърдият и най-гъвкавият материал на планетата, а с един лист с тегло около 28 грама могат да се покрият 28 футболни игрища. Всички тези впечатляващи характеристики плюс факта, че е 200 пъти по-здрав от стоманата са причина на него да се възлагат огромни надежди в света на технологичния прогрес. Предвижда се включването му в изработката на свръхиздръжливи батерии, изключително компактни, тънки и гъвкави устройства, сензорни дисплеи и много други.

Бананова обелка, превърната в графен може значително да намали вредите от бетона и други строителни материали върху околната среда.
Източник

Илон Мъск планира да изпрати хора на Марс през 2024 г. Наука

Илон Мъск планира да изпрати хора на Марс през 2024 г.

Амбициозният предприемач започва колонизирането на Червената планета

Броени часове до първата пилотирана мисия на SpaceX Наука

Броени часове до първата пилотирана мисия на SpaceX

За пръв път компанията на Илон Мъск ще изстреля двама астронавти в космоса

Учени от Русия и Катар предлагат дронове за 5G мрежата Наука

Учени от Русия и Катар предлагат дронове за 5G мрежата

По-евтини са и по-ефективни от наземните базови станции

Зелени водорасли оцветиха Антарктида Наука

Зелени водорасли оцветиха Антарктида

Учените заговориха за „началото на нова екосистема“

За кого пее славеят до пълна изнемога? Наука

За кого пее славеят до пълна изнемога?

Почти половината от гласовитите мъжкари не успяват да привлекат своя любима

Първите следи на Хомо сапиенс в Европа са открити в пещерата „Бачо Киро” Наука

Първите следи на Хомо сапиенс в Европа са открити в пещерата „Бачо Киро"

Откритието доказва, че прачовеците са навлезли в Европа доста по-рано от известното досега

Ще остане ли в България лекарството срещу CОVID-19? Наука

Ще остане ли в България лекарството срещу CОVID-19?

Американци искат да купят патента, държавата – мълчи... Може да съберем парите с фондация

Тройна атака срещу COVID-19 Наука

Тройна атака срещу COVID-19

Българската компания „Микар Иновейшън“ предлага начин да преборим с коронавируса, държавата не отделя финансиране!

Провалът не беше опция Наука

Провалът не беше опция

Мисията Аполо 13 в снимки 50 години след „успешния провал"

Зооноза – терминът на бъдещето! Наука

Зооноза – терминът на бъдещето!

Генетикът Виолета Желязкова: „Около 60% от новите инфекциозни заболявания в човешката популация са с животински произход"

Намисли си нещо и погледни към небето Наука

Намисли си нещо и погледни към небето

Астрономическите явления от 8 април до 7 май

Астрономи: Дните на кометата Борисов са преброени Наука

Астрономи: Дните на кометата Борисов са преброени

Междузвездният обект се топи и рони, може да не оцелее

Въздухът на Европа се прочиства, но дали ще е за дълго? Наука

Въздухът на Европа се прочиства, но дали ще е за дълго?

Учени: Не бива да се налага да чакаме опасна пандемия, за да дишаме по-чист въздух

Опасна ли е 5G технологията? Наука

Опасна ли е 5G технологията?

Предлагаме ви две коренно различни гледни точки на експерти по този въпрос

Кометата АТЛАС свети все по-ярко Наука

Кометата АТЛАС свети все по-ярко

Тя ще бъде най-близо до Земята на 23 май