Rice Üniversitesinden Bilim İnsanları Atık Plastikleri Grafene Dönüştürüyor
Plastik atık, ACDC sayesinde saf siyah grafen olarak geri dönüştürülüyor.
Rice Üniversitesi bilim insanları, gezegenin çevresel sorunlarından biri olan atık plastikleri verimli bir şekilde kullanmak için çalışmalar yapıyorlar. Kimyager James Tour’un laboratuvarı, atık plastiği flaş grafene dönüştüren bir yöntem üzerinde çalışıyor.
Ayrıca yürütülen bu laboratuvar çalışması American Chemical Society dergisi ACS Nano’da yayınlandı.
Basitçe üretim prosesi, bir karbon kaynağının sıcaklığını doğru akımla yükseltmek yerine, laboratuvarda ilk önce plastik atıklar yaklaşık sekiz saniyelik yüksek yoğunluklu alternatif akıma maruz bırakılır ve ardından DC şoku uygulanır.
Yüksek kaliteli turbostratik grafen; elektronikleri, kompozitleri, tuğlaları ve diğer malzemeleri, ayrıca diğer uygulamalarda kullanılmak üzere grafenden uzaklaştırılabilir karbon oligomerleri, molekülleri geliştirmekte kullanılabilir.
Rice yüksek lisans öğrencisi ve baş yazar Wala Algozeeb, “Flaş yönteminde önemli miktarlarda temiz bir yakıt olan hidrojeni de üretiyoruz üretiyoruz” dedi.
Tour, endüstriyel ölçekte, ACDC sürecinin bir ton atık plastik başına 125 $ elektrik maliyeti ile grafen üretebileceğini gösterdi.
Tour, “Plastiğin dönüştürülebileceğini gösterdik, ancak grafenin kalitesi istediğimiz kadar iyi değildi” dedi. “Şimdi, farklı bir dizi elektrik darbesi deneyerek büyük bir fark görebiliriz”
Tour; Dünyadaki plastik geri dönüşüm teknolojilerinin çoğunun etkisiz olduğunu ve üretilen plastiğin yalnızca yaklaşık %9’unun geri dönüştürüldüğünü belirtti. Ayrıca Pasifik Okyanusu’nda oluşan Teksas büyüklüğünde bir plastik atık adasının olduğunu söyledi.
“Bununla başa çıkmalıyız” dedi. “Ve başka bir sorun daha var: Okyanustaki karbondioksiti oksijene dönüştüren mikroplar, plastik parçalama ürünleri tarafından engelleniyor ve süreci tersine çeviriyorlar, oksijeni alıp karbondioksite dönüştürüyorlar. Bu, insanlar için gerçekten kötü bir durum olacak.” diye ekledi.
Tour, bahsedilen flash joule dönüşümü, enerji ve su gerektiren ayırma ve temizleme dahil olmak üzere plastiğin geri dönüştürülmesiyle ilgili masrafların çoğunu ortadan kaldırır. “Plastiği ton başına 2.000 dolara satılan peletlere dönüştürmek yerine, çok daha yüksek bir değere sahip olan grafene geri dönüştürebilirsiniz” dedi. “Bu konuda hem ekonomik hem de çevresel bir teşvik var.”
Tour, aşırı miktarda plastik hammaddeye rağmen, çok fazla grafene sahip olmanın sorun olmayacağını söyledi. “Karbonla ne yaparsanız yapın, onu petrol, gaz veya kömürden toprağın dışına çıkardığınızda, karbondioksit döngüsüne girer” dedi. “Grafenin güzel yanı, birçok koşul altında biyolojik bozunmasının çok yavaş olmasıdır, bu nedenle çoğu durumda, karbon döngüsüne yüzlerce yıl boyunca tekrar girmeyecektir.”
Araştırmacıların, özellikle gıda atıkları olmak üzere diğer malzemeler için flaş grafen sürecini iyileştirmek ve geliştirmek için çalıştıklarını belirtti. “Gıda atıklarını olabildiğince az emisyonla çok yüksek kaliteli grafene dönüştürmek için çalışıyoruz.” “Nereye gideceğimizi bilmemize yardımcı olması için makine öğrenmesi programları kullanıyoruz.” dedi.
Yeni çalışma, doğru akım ısıtması yoluyla karbon siyahından üretilen flaş grafenini karakterize eden yeni bir makaleyi takip ediyor. Bu aynı zamanda ACS nano’da, iki farklı morfolojiyi göstermek için mikroskopi ve simülasyonları birleştirdi: turbostratic grafen ve buruşuk grafen tabakaları. Çalışma, yeniden düzenlenmiş karbon atomlarının bir formu veya diğerini nasıl ve neden alacağını ve oranın flaşın süresini ayarlayarak kontrol edilebileceğini gösterdi.
Çalışmanın ortak yazarları, Rice lisansüstü öğrencileri Paul Savas ve Weiyin Chen, doktora sonrası araştırma görevlisi Duy Luong ve araştırma bilimcisi Carter Kittrell; Rice’s Shared Equipment Authority and C-Crete Technologies, Houston’dan Mahesh Bhat; ve C-Girit Başkanı Rouzbeh Shahsavari. Tur, T.T. ve Rice’ta bilgisayar bilimi ve malzeme bilimi ve nano-mühendislik profesörü W.F. Chao
Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Dairesi ve Enerji Bakanlığı araştırmayı destekledi.
Kaynak: azom.com
