Le graphène flash fabriqué à partir de plastique par un laboratoire de l'Université Rice commence en tant que plastique post-consommation reçu d'un recycleur. Il est ensuite mélangé avec du noir de carbone et transformé en graphène turbostratique via des impulsions chronométrées d'électricité AC et DC. Crédit :Tour Group/Rice University
Les déchets plastiques reviennent en noir sous forme de graphène vierge, merci à ACDC.
C'est ce que les scientifiques de l'Université Rice appellent le processus qu'ils ont utilisé pour utiliser efficacement les déchets plastiques qui, autrement, aggraveraient les problèmes environnementaux de la planète. Dans ce cas, le laboratoire du chimiste Rice James Tour a modifié sa méthode pour fabriquer du graphène flash afin de l'améliorer pour recycler le plastique en graphène.
L'étude du laboratoire apparaît dans la revue American Chemical Society ACS Nano .
Simplement, au lieu d'élever la température d'une source de carbone en courant continu, comme dans le processus d'origine, le laboratoire expose d'abord les déchets plastiques à environ huit secondes de courant alternatif à haute intensité, suivi de la secousse DC.
Les produits sont du graphène turbostratique de haute qualité, une substance précieuse et soluble qui peut être utilisée pour améliorer l'électronique, matériaux composites, béton et autres matériaux, et oligomères de carbone, molécules qui peuvent être évacuées du graphène pour être utilisées dans d'autres applications.
"Nous produisons une quantité considérable d'hydrogène, qui est un carburant propre, dans notre processus de clignotement, ", a déclaré l'étudiante diplômée et auteure principale de Rice, Wala Algozeeb.
Tour a estimé qu'à l'échelle industrielle, le processus ACDC pourrait produire du graphène pour environ 125 $ en coûts d'électricité par tonne de déchets plastiques.
Une image au microscope électronique à transmission montre le graphène flash ACDC produit à l'Université Rice. Le processus promet de produire du graphène turbostratique de haute qualité à partir de déchets plastiques qui peut être utilisé pour améliorer l'électronique, matériaux composites, béton et autres matériaux. Crédit :Tour Group/Rice University
"Nous avons montré dans le papier original que le plastique pouvait être converti, mais la qualité du graphène n'était pas aussi bonne que nous le voulions, " Dit Tour. " Maintenant, en utilisant une séquence différente d'impulsions électriques, nous pouvons voir une grande différence."
Il a noté que la plupart des technologies de recyclage du plastique dans le monde sont inefficaces, et que seulement environ 9 % du plastique produit est recyclé. Le plus notoire, Tour a dit, est une île de déchets plastiques de la taille du Texas qui s'est formée dans l'océan Pacifique.
"Nous devons gérer cela, " Il a dit. " Et il y a un autre problème :les microbes dans l'océan qui convertissent le dioxyde de carbone en oxygène sont entravés par les produits de dégradation du plastique et ils inversent le processus, prendre de l'oxygène et le convertir en dioxyde de carbone. Ce sera vraiment mauvais pour les humains."
La conversion flash joule notée sur le circuit élimine une grande partie des dépenses associées au recyclage du plastique, y compris le tri et le nettoyage qui nécessitent de l'énergie et de l'eau. "Plutôt que de recycler le plastique en pastilles qui se vendent 2 $, 000 la tonne, vous pourriez être surcyclé en graphène, qui a une valeur beaucoup plus élevée, " at-il dit. " Il y a une incitation économique ainsi qu'une incitation environnementale. "
Malgré la quantité écrasante de matières premières plastiques, avoir trop de graphène ne sera pas un problème, Tour dit. "Quoi que vous fassiez avec le carbone, une fois que vous l'avez extrait du sol du pétrole, du gaz ou du charbon, il finit dans le cycle du dioxyde de carbone, " Il a dit. " La bonne chose à propos du graphène est sa dégradation biologique dans de nombreuses conditions est très lente, donc dans la plupart des cas, il ne réintègre pas le cycle du carbone pendant des centaines d'années. »
Il a noté que les chercheurs travaillent à affiner le processus de graphène flash pour d'autres matériaux, surtout pour les déchets alimentaires. « Nous nous efforçons de générer une bonne séquence d'impulsions pour convertir les déchets alimentaires en graphène de très haute qualité avec le moins d'émissions possible, ", a-t-il déclaré. "Nous utilisons des programmes d'apprentissage automatique pour nous aider à savoir où aller."
La nouvelle étude fait suite à un autre article récent qui caractérise le graphène flash produit à partir de noir de carbone via un chauffage par joule à courant continu. Ce papier, également dans ACS Nano, microscopie et simulations combinées pour montrer deux morphologies distinctes :le graphène turbostratique et les feuilles de graphène ridé. L'étude a décrit comment et pourquoi les atomes de carbone réarrangés prendraient une forme ou une autre, et que le rapport peut être contrôlé en ajustant la durée du flash.
