Odbačene gume u 10 milisekundi pretvaraju u grafen kojim ojačavaju beton

PRO Oglas

Postupak usavršen u laboratoriju Sveučilišta Rice mogao bi smanjiti emisiju ugljika, a grafen bi se “bljeskanjem” proizvodio u indutrijskim količinama.

Znanstvenici sa Sveučilišta Rice optimizirali su postupak pretvaranja otpada iz gumenih guma u grafen koji se, pak, može koristiti za jačanje betona.

Najčešće korišteni materijal

Beton se proizvodi najviše od svih materijala na svijetu i na njega otpada čak 9% svjetske emisije ugljičnog dioksida. Kad bismo uspjeli koristiti manje betona u našim cestama, zgradama i mostovima, neke štetne emisije uklonili bi u samom startu, objašnjava prednosti dodavanja grafena u beton kemičar James Tour.

Reciklirani otpad od guma već se koristi kao komponenta portlandskog cementa, najčešće vrsta cementa koja se koristi kao osnovni sastojak betona, žbuke, štukature i nespecijalnih maltera. No, dokazano je da grafen jača cementne materijale, među kojima je i beton, na molekularnoj razini.

Iako se većina od 800 milijuna bačenih guma godišnje izgori za gorivo ili se samelje za druge svrhe, 16% ih završi na odlagalištima. Povrat makar djelića tog odbačenog materijala u obliku grafena spriječio bi da se milijuni guma odbace na odlagališta otpada, smatraju istraživači Sveučilišta Rice.

Postupak “bljeskanja”

Tour i njegova ekipa istraživača prošle je godine osmislila postupak kojim se grafen dobiva u 10 milisekundi, zagrijavanjem materijala koji sadrže ugljik na 3000 Kelvina. Postupak “bljeskanja” (flash graphene) korišten je za pretvaranje otpada od hrane, plastike i drugih izvora ugljika koji se izlažu bljesku električne energije koji iz uzorka uklanja sve osim atoma ugljika.

Ti se atomi ponovno sastavljaju u korisni turbostratski grafen koji ima neusklađene slojeve, topljivije od grafena koji nastaje pilingom iz grafita. A to pak olakšava upotrebu u kompozitnim materijalima.

Guma se za pretvaranje u grafen pokazala izazovnijom od hrane ili plastike, ali u laboratoriju su postupak optimizirali korištenjem komercijalne pirolizirane otpadne gume iz automobilskih pneumatika. Nakon izdvajanja korisnih ulja, ovaj ostatak ugljika sve dosad je imao gotovo nultu vrijednost.

Ugljik izveden iz guma ili mješavina usitnjenih gumenih pneumatika i komercijalnih čađa može se pretvoriti u grafen. Budući da je turbostratski grafen topiv, lako se može dodati cementu kako bi se dobio ekološki prihvatljiviji beton.

Proizvodnja u industrijskim količinama

Laboratorij Rice “bljeskao” je čađu izvedenu iz guma i pronašao oko 70% materijala pretvorenog u grafen. Kada se taj materijal pomiješa s običnom čađom radi povećanja vodljivosti, oko 47% pretvori se u grafen. Ostali elementi iskorišteni su u druge svrhe.

Električni impulsi trajali su između 300 milisekundi i sekunde, a električna energija korištena u laboratorijskom procesu koštala bi oko 100 američkih dolara po toni ugljika.

Istraživači su pomiješali male količine grafena izvedenog iz guma s portlandskim cementom i iskoristili ga za proizvodnju betonskih cilindara. Testirani nakon stvrdnjavanja tijekom sedam dana, cilindri su pokazali 30% ili više tlačne čvrstoće. Nakon 28 dana pokazalo se 0,1 posto grafena u materijalu ojačava njegovu snagu za više od 30 posto.

Istraživači sa Sveučilišta Rice kažu da se uz male dorade njihovim postupkom turbostratski grafen dobiven iz otpada može proizvoditi u industrijskim količinama.

Bug.hr

POSLJEDNJE OBJAVLJENO

PRO Oglas