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Nov 18, 2023

Alle Arten von Müll werden in wertvolles Graphen umgewandelt, das die Umweltbelastung durch Beton um ein Drittel reduzieren kann

Stellen Sie sich vor, Sie könnten ein Material, das 100 US-Dollar pro Tonne kostet, in ein Material verwandeln, das Tausende von US-Dollar pro Pfund kostet – das ist die Art von Geschichte, die mit der Fabel vom Stein der Weisen verbunden ist. Bei Rice

Stellen Sie sich vor, Sie könnten ein Material, das 100 US-Dollar pro Tonne kostet, in ein Material verwandeln, das Tausende von US-Dollar pro Pfund kostet – das ist die Art von Geschichte, die mit der Fabel vom Stein der Weisen verbunden ist.

An der Rice University begann eine Gruppe von Wissenschaftlern damit, Kohle, eine Energiequelle von geringem Wert, in Graphen umzuwandeln, einen Rohstoff mit Dutzenden Anwendungen in der Elektronik. Dann erkannten die Wissenschaftler, dass sie jede Kohlenstoffquelle nutzen konnten, zu der für ihre Experimente tote Kakerlaken, Kaffeesatz und Pfadfinderkekse gehörten.

Graphen stammt aus einem Mineral namens Graphit, einem Kohlenstoff-Allotyp und einer von nur zwei Formen von natürlich vorkommendem Kohlenstoff. Es hat metallähnliche Eigenschaften und ist wertvoll für den Einsatz als Leiter in der Luft- und Raumfahrt, Medizin und Elektronik.

Die weltweite Nachfrage nach diesem Material wird voraussichtlich 1 Milliarde US-Dollar übersteigen, bei einem Durchschnittspreis von 67.000 US-Dollar pro Tonne.

Mit einer von ihnen entwickelten Technik namens „Flash-Graphen“ konnten die Wissenschaftler hochwertige Graphenflocken aus einer Vielzahl von Rohstoffen herstellen, indem sie sie an ein Paar Kondensatoren und Elektroden anschlossen, die einen Schock von 3.000° Kelvin lieferten.

Laut Experimentleiter Dr. James Tour, einem Professor für Materialien und Nanotechnologie an der Rice University, wird dabei ein Strom mit ausreichend Energie durch den Müll oder die Kohle geleitet, um jede Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung in der Substanz aufzubrechen, bevor sie sich in Graphen umorganisieren.

„Ein paar Sekunden später können Sie Ihren Finger direkt auf den Behälter legen“, sagte Tour. „Und bedenken Sie, dass es fast dreimal heißer ist als die Öfen zur chemischen Gasphasenabscheidung, die wir früher zur Herstellung von Graphen verwendet haben, aber beim Flash-Prozess wird die Wärme im Kohlenstoffmaterial konzentriert und nicht in einem umgebenden Reaktor.“

Laut Tour hat dies einzigartige Vorteile und ermöglicht es dem Team, Flash-Graphen in großen Mengen herzustellen.

„Die gesamte überschüssige Energie kommt als Licht in einem sehr hellen Blitz heraus, und da keine Lösungsmittel vorhanden sind, ist es ein supersauberer Prozess“, sagte er.

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Der Graphitabbau bringt die gleichen Umweltbelastungen mit sich wie jede andere Art des Bergbaus, und das Team identifiziert zwei Möglichkeiten, wie Flash-Graphen in großen Mengen zusammen mit der deutlich günstigeren Herstellung einer Vielzahl von Produkten den ökologischen Fußabdruck der Herstellung wirklich verbessern könnte.

Die erste wird in der Arbeit von Tour et al. gezeigt. veröffentlichten in „Nature“ über ihre Arbeit – dass die Zugabe von nur 0,1 % Graphen zu Beton seinen ökologischen Fußabdruck um ein Drittel reduzieren könnte.

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„Im Wesentlichen fangen wir Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan ein, die durch Lebensmittelabfälle auf Mülldeponien freigesetzt würden“, sagte Tour seiner Universitätspresse. „Wir wandeln diese Kohlenstoffe in Graphen um und fügen dieses Graphen dem Beton hinzu, wodurch die Menge an Kohlendioxid verringert wird, die bei der Betonherstellung entsteht. Es ist ein Win-Win-Umweltszenario mit Graphen.“

Zweitens könnten, wie er im Video unten erklärt, bestehende Kohlebergwerke und Unternehmen, die Kohle abbauen, ihre Produkte an die Flash-Graphen-Produktion statt an Kohlekraftwerke verkaufen. Dies würde alle CO2-Emissionen eliminieren, die normalerweise bei der Verbrennung dieser Kohle entstehen würden, und wahrscheinlich Tausende von Arbeitsplätzen für Kohleunternehmen retten.

SEHEN Sie sich die Geschichte unten an …

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