Над 10 милиона тона отпадъци от лющене на фъстъци се генерират годишно в световен мащаб, като обикновено се изхвърлят, изгарят или компостират. Извличането на графен от тези шлюпки би било ценна помощ за индустрията.
Учени от Университета на Нов Южен Уелс са разработили енергийно ефективен метод за преобразуване на отпадъци от лющене на фъстъци в материал със свойства, подобни на графена, един от най-обещаващите материали днес.
Новият подход позволява биомасата от фъстъчени черупки и люспи, богата на лигнин (естествен въглеродсъдържащ полимер), да се превърне в ценна суровина за производството на графен и подобни въглеродни материали.
Изследването на австралийските учени, публикувано наскоро в Chemical Engineering Journal Advances, представя екологично чисто и сравнително евтино решение на проблема с изхвърлянето на тези селскостопански отпадъци.
Производственият процес включва две ключови стъпки. Първо люспите преминават през предварителна обработка – нагряване до приблизително 500°C за няколко минути, за да се отстранят примесите, кислородът и водородът, превръщайки материала в коксоподобен въглерод с по-високо съдържание на въглерод.
След това се прилага технология за бързо джаулово нагряване (FJH): мигновен електрически импулс нагрява материала до температури над 3000°C за милисекунди. Това кара въглеродните атоми да се пренаредят в подредени графитни структури, включително графен с малък брой слоеве.
За разлика от традиционните методи, предложеният от австралийските учени процес не използва агресивни химикали, а консумацията на енергия е значително по-ниска, отколкото в много други процеси за производство на графен.
Полученият материал не е съвсем точно графен – учените го определят като „почти графен“. Той има изключителни свойства: висока якост, ниско тегло и отлична електрическа и топлопроводимост, които го правят обещаващ за електроника, батерии, суперкондензатори, системи за съхранение на енергия и други високотехнологични приложения.
Основното предимство на метода е неговата устойчивост: отпадъците се трансформират в „чудотворен материал“ без вредни емисии и с минимални разходи.
В момента технологията е на етап лабораторно доказателство на концепцията. Преминаването към промишлено производство ще изисква още 3-4 години усъвършенстване и мащабиране.
Учените планират да разширят метода към други видове биомаса, като например утайка от кафе, бананови обелки, дървесни отпадъци и други органични отпадъци.
Практическото приложение на метода би могло радикално да промени подхода към рециклирането на селскостопански отпадъци, правейки производството на графен по-достъпно, екологично и рентабилно.
