Les cendres de plastique pyrolysées ne valent rien, mais peut-être pas pour longtemps.

Les scientifiques de l'Université Rice ont tourné leur attention vers le chauffage Joule du matériau, un sous-produit des processus de recyclage du plastique. Une forte décharge d'énergie le projette en graphène.

La technique du laboratoire du chimiste Rice James Tour produit des flocons de graphène turbostratique qui peuvent être directement ajoutés à d'autres substances comme des films d'alcool polyvinylique (PVA) qui résistent mieux à l'eau dans les emballages et la pâte de ciment et le béton, augmentant considérablement leur résistance à la compression.

La recherche paraît dans la revue Carbone .

Comme le processus de graphène flash que le laboratoire a introduit en 2019, les cendres pyrolysées se transforment en graphène turbostratique. Qui a des interactions attractives plus faibles entre les flocons, ce qui facilite leur mélange dans des solutions.

En octobre dernier, le laboratoire de Tour a rendu compte d'un processus de conversion des déchets plastiques en graphène. Le nouveau processus est encore plus spécifique, transformer le plastique non valorisé par recyclage en un produit utile.

"Ce travail valorise l'économie circulaire des plastiques, "Tour a déclaré. "Tant de déchets plastiques sont soumis à la pyrolyse dans le but de les reconvertir en monomères et en huiles. Les monomères sont utilisés en repolymérisation pour fabriquer de nouveaux plastiques, et les huiles sont utilisées dans une variété d'autres applications. Mais il reste toujours 10 à 20 % de cendres qui n'ont pas de valeur et qui sont généralement envoyées dans des décharges.

"Maintenant, nous pouvons convertir ces cendres en flash graphène qui peut être utilisé pour améliorer la résistance d'autres plastiques et matériaux de construction, " il a dit.

La pyrolyse consiste à chauffer un matériau pour le décomposer sans le brûler. Les produits de pyrolyse, le plastique recyclé comprend des gaz riches en énergie, fiouls, cires, naphta et monomères vierges à partir desquels de nouveaux plastiques peuvent être produits.

Mais le reste - environ 50, 000 tonnes métriques aux États-Unis par an—est rejetée.

« Les recycleurs ne font pas de gros profits en raison des prix bas du pétrole, donc seulement environ 15 % de tout le plastique est recyclé, " a déclaré Kevin Wyss, étudiant diplômé de Rice, auteur principal de l'étude. "Je voulais combattre ces deux problèmes."

Les chercheurs ont mené une paire d'expériences pour tester la cendre flashée, mélanger d'abord le graphène résultant avec du PVA, un polymère biocompatible à l'étude pour des applications médicales, membranes électrolytiques polymères pour piles à combustible et emballages respectueux de l'environnement. Il a été freiné par les mauvaises propriétés mécaniques du matériau de base et sa vulnérabilité à l'eau.

L'ajout d'aussi peu que 0,1% de graphène augmente la quantité de contrainte que le composite PVA peut supporter avant la défaillance jusqu'à 30%, ils ont rapporté. Il améliore également de manière significative la résistance du matériau à la perméabilité à l'eau.

Dans la deuxième expérience, ils ont observé des augmentations significatives de la résistance à la compression en ajoutant du graphène à partir de cendres au ciment et au béton Portland. Un béton plus résistant signifie que moins de béton doit être utilisé dans les structures et les routes. Cela réduit la consommation d'énergie et réduit les polluants de sa fabrication.