تبشر العملية الصديقة للبيئة بإنتاج الجرافين النقي بكميات كبيرة باستخدام مخلفات الطعام والبلاستيك وغيرها من المواد
[ترجمة د.نحماني موشيه]
يستخدم العلماء أشعة كهربائية عالية الطاقة لتحويل أي مصدر يحتوي على الكربون إلى جرافين بلوري في لحظة. وتضمن العملية فوائد بيئية من خلال تحويل النفايات إلى مادة الجرافين القيمة التي يمكن استخدامها لتعزيز الخرسانة وإضافتها إلى المواد المركبة الأخرى. يمكن لهذه المنتجات أن تقلل بشكل كبير من التأثير البيئي للأسمنت ومواد البناء الأخرى.
تتيح عملية مبتكرة تم تطويرها في مختبر الكيمياء للباحث جيمس تور في جامعة رايس إمكانية تحويل كميات كبيرة من أي مصدر للكربون إلى رقائق من مادة الجرافين القيمة. العملية سريعة ورخيصة. يقول الباحث الرئيسي: "يمكن لطريقة "فلاش الجرافين" تحويل طن من الفحم أو مخلفات الطعام أو البلاستيك إلى جرافين بجزء صغير من سعر الطرق الأخرى لإنتاج الجرافين بكميات كبيرة". يقول الباحث الرئيسي: "هذه نتائج مهمة". "تتخلص البشرية من ما يتراوح بين ثلاثين وأربعين بالمائة من جميع المواد الغذائية المنتجة، لأن الطعام يفسد، وبالإضافة إلى ذلك - أصبحت النفايات البلاستيكية مصدر قلق عالمي. لقد أثبتنا بالفعل أن أي مادة صلبة تعتمد على الكربون، بما في ذلك النفايات البلاستيكية المختلطة والإطارات المطاطية، يمكن تحويلها إلى جرافين.
وكما نُشر في المجلة العلمية المرموقة Nature، يتم الحصول على "فلاش الجرافين" في غضون عشرة مللي ثانية عن طريق تسخين المواد المحتوية على الكربون إلى درجة حرارة 5000 درجة مئوية. يقول الباحث إن المادة المصدر يمكن أن تكون أي مادة تحتوي على الكربون تقريبًا - نفايات الطعام والبلاستيك وفحم الكوك والفحم ونشارة الخشب هي المواد المرشحة الرئيسية. وقال الباحث: "بالنظر إلى السعر التجاري الحالي الباهظ للجرافين والذي يتراوح بين 67 و200 ألف دولار للطن، فإن الآثار المترتبة على هذه العملية المبتكرة مهمة". يوضح الباحث أن الحد الأدنى من تركيز حتى 0.1% من الجرافين الفلاشي في الأسمنت المستخدم لحفظ الأسمنت في شكل مستقر يمكن أن يقلل من تأثيره البيئي بمقدار ثلاثة أضعاف. يُطلق إنتاج الأسمنت سنويًا حوالي ثمانية بالمائة من إجمالي ثاني أكسيد الكربون الذي يصنعه الإنسان.
"من خلال تقوية الأسمنت من خلال دمج الجرافين، سنكون قادرين على استخدام كميات أقل من الأسمنت في البناء، وبالتالي ستنخفض مدخلات الإنتاج والنقل". "في نهاية المطاف، نقوم بحبس الغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان التي كانت من الممكن أن تنبعث من مخلفات الطعام إلى مدافن النفايات في الأرض. نقوم بتحويل هذه المواد الكربونية إلى جرافين ثم نقوم بدمج الجرافين مع مواد أخرى، مثل الأسمنت، وبالتالي تقليل كمية ثاني أكسيد الكربون المنتجة في إنتاج الأسمنت. وهذا الاستخدام للجرافين يعد ميزة بيئية واضحة."
وقال أحد الباحثين: "يعد تحويل النفايات إلى مادة قيمة عنصرًا أساسيًا في مجال "الاقتصاد الدائري". "في حالتنا، يتم استخدام الجرافين كقالب ثنائي الأبعاد وكمادة تقوية تتحكم في مرحلة ترطيب الأسمنت، وفي النهاية تطوير قوته."
في الماضي، يوضح الباحث الرئيسي، "كان الجرافين مكلفًا للغاية بحيث لا يمكن استخدامه في مثل هذه التطبيقات. ستعمل عملية الفلاش على خفض السعر بشكل كبير، بالإضافة إلى أنها ستساعد في الإدارة الصحيحة للنفايات." وقال الباحث: "بمساعدة عمليتنا، يخضع هذا الكربون للتثبيت". "لن يعود إلى الهواء مرة أخرى في المنطقة المجاورة."
ويشير الباحث إلى أن عملية فلاش الجرافين ستكون قادرة على تحويل الكربون الصلب إلى جرافين لاستخدامه في الأسمنت والأسفلت ومواد البناء والمركبات والملابس وغيرها من المجالات. تتم عملية الوميض في حصيرة مصممة خصيصًا لهذا الغرض، حيث يتم تسخين المادة بسرعة وتنبعث جميع العناصر الكربونية على شكل غاز. "عندما تصبح هذه العملية صناعية، سيكون من الممكن التقاط عناصر مثل الأكسجين والنيتروجين المنبعثة من الفلاش باك كجزيئات صغيرة ذات قيمة." ويدعي الباحث الرئيسي أن عملية الفلاش تنتج كمية صغيرة من الحرارة الزائدة، وتوجه معظم طاقتها إلى الغرض المطلوب. "تنبعث كل الطاقة الزائدة على شكل ضوء، على شكل وميض شديد السطوع، وبما أن العملية خالية من المذيبات، فهي عملية نظيفة للغاية." ويأمل الباحث الرئيسي أن يصل في غضون عامين من البحث إلى وضع يمكن فيه إنتاج كيلوغرام واحد من الجرافين الفلاشي يوميًا.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 7
آسف، لا أعرف الجرافين. أنا أعرف فقط الجرافيت والجرافين. حتى البحث على جوجل عن الجرافين الغامض لم يظهر أي بديل سوى الجرافين، إنه الجرافين. ما تبقى هو بالطبع الجرافيت، وهو عبارة عن مجموعة فضفاضة من طبقات الجرافين (ثنائية الأبعاد)، ويمكن حرقها وتحويلها إلى ثاني أكسيد الكربون البسيط والضخم (وجميع طبقات الجرافين التي يتكون منها). في الواقع، تدعي جوجل أن الجرافين يحترق ويتحد مع الأكسجين عند درجة حرارة 2 درجة مئوية.
فيما يتعلق بالتحلل الطبيعي للجرافين، لا أعرف، لكنهم يعملون على جرافين سيكون قابلاً للتحلل الحيوي (للتطبيقات الطبية). على أية حال، لا أريد أن يبلى كابل المصعد الفضائي بهذه الطريقة في منتصف الحياة.
كان من الممكن أن يكون اسمي الثاني هو شعلة صغيرة جدًا وشواء غريتا ثونبرج، على الرغم من أنني لا أعتقد أن هذه إجابة ذات صلة حقًا. أعتقد أنه يمكن أيضًا قطع البلاستيك باستخدام الشعلة. والسؤال هو ما إذا كان من الضروري الهبوط من مائة كيلومتر في الساعة إلى الصفر المطلق في ومضة طاقة واحدة أم أنه من الأفضل اتباع مسار كل اللحم والتعفن في العمليات البيوكيميائية لبضع سنوات جيدة؟ لا أعرف ما هي الإجابة الصحيحة. أردت فقط أن أعلق على أن ما يحتاج إلى 5000 درجة في خلقه، قد يحتاج إلى طاقات عالية في تدميره.
مختبر السلحفاة (اسم كبير)، في عمليات صناعة الأسمنت تصل إلى 1200-1300 درجة
إلى الماسك الأخضر الكبير،
على الرغم من أن الجرافيت والجرافين متشابهان جدًا (الجرافين عبارة عن طبقة واحدة من الجرافيت)، إلا أنهما يتمتعان بخصائص مختلفة تمامًا. وبالتالي، فإن الجرافين ليس طريقة فاخرة لقول الجرافيت.
إلى الماسك الأخضر الكبير،
على الرغم من أن الجرافين والجرافين متشابهان جدًا (الجرافين عبارة عن طبقة واحدة من الجرافين)، إلا أنهما يتمتعان بخصائص مختلفة تمامًا. وبالتالي، فإن الجرافين ليس طريقة فاخرة لقول الجرافيت.
وبافتراض أن ما هو مكتوب في المقال والفيديو صحيح، فإن البرميل الواحد من الجرافين في الأسمنت يوفر 35% من كمية الأسمنت المطلوبة. أي بنسبة 1:350 في كمية المادة التي تحتاج إلى تسخين إلى درجة حرارة عالية جداً.
على الرغم من تسخين الجرافين إلى درجة حرارة 5000 درجة مئوية، إلا أن الأسمنت أيضًا، أثناء تحضيره، يتم تسخينه إلى درجة حرارة عالية جدًا، أعتقد أكثر من 1,000 درجة مئوية.
ليس سيئا على الإطلاق.
الجرافين البلوري؟ أليست هذه طريقة فاخرة لقول "جرافيت" فحسب؟
وشيء آخر، لم أتمكن من معرفة ما هي "عناصر الكربون" الغامضة التي تنبعث من الفلاش الكهربائي. كم عدد عناصر الكربون الموجودة على أي حال؟
يا عامي باشر، ريح بالك، يبدو لي أنك إذا وضعت شعلة بالقرب من هذا الجرافين، فسوف يتحول ببساطة إلى ثاني أكسيد الكربون المنكمش، ويرتفع إلى الغلاف الجوي وينقذ غريتا ثونبرج في غضون 2 عامًا. وبطبيعة الحال، سيحتاجون إلى شعلة صغيرة جدًا لهذا الغرض، لأن الكميات التي يتمكنون من إنتاجها اليوم ضئيلة.
وما الذي يكسر الرسم البياني؟ هذه مرة أخرى مشكلة البلاستيك في العالم، الذي يتراكم ويتراكم ولا يوجد ما يكسره. إذا كان صنع الجرافين يتطلب 5000 درجة، فما هو المطلوب لتفكيكه؟ ربما لا يزال بإمكاننا دفن الكربون بطريقة لا تسمح له بالعودة إلى الدورة.