Staré pneumatiky jsou nahrazeny grafenem na výrobu pevného betonu

Obrázek v transmisním elektronovém mikroskopu ukázal mezivrstvový rozestup turbostratického grafenu produkovaného Rice University blikáním sazí z vyřazených pryžových plechovek s vysokým elektrickým proudem. Zápočet: Tour Research Group / Rice University

Optimalizovaný flash proces v laboratoři Rice University může snížit emise uhlíku.

Může to být místo, kde pneumatika opravdu narazila na silnici.

Vědci z Rice University optimalizovali proces přesunu odpadu z gumy na gumu grafen které lze zase použít k vyztužení betonu.

Environmentální výhody přidání grafenu do betonu jsou podle chemika Jamese Tour zřejmé.

“Beton je nejrozšířenější materiál na světě a je vyroben jednoduše tak, že produkuje až 9% světových emisí oxidu uhličitého,” uvedl Tour. „Pokud dokážeme na naše silnice, budovy a mosty použít méně betonu, můžeme hned od začátku eliminovat některé emise.“

Odpad z kol se již používá jako součást portlandského cementu, ale bylo prokázáno, že grafen posiluje cementové materiály, mezi nimi i beton, na molekulární úrovni.

Zatímco většina z 800 milionů vyřazených pneumatik každý rok se spaluje na palivo nebo se brousí pro jiné aplikace, 16% z nich je větrných.

“Obnova i jen zlomku takového grafenu zabrání tomu, aby se miliony pneumatik dostaly na skládky,” uvedl Tour.

Přestavba pneumatik na turstratický flash grafen

Vědci z Rice University optimalizovali proces přeměny gumy z vyřazených kol na turstratický flash grafen. Grafen je vysoce rozpustný, takže je ideální pro kompozitní komponenty, včetně cementu, k příjemnějšímu betonu. Zápočet: Tour Research Group / Rice University

„Flash“ proces zavedený Tourem a jeho kolegy v roce 2020 se používá k odklonění potravinového odpadu, plastů a dalších zdrojů uhlíku tím, že je uvede na silný elektrický proud, který odebírá ze vzorku vše kromě atomů uhlíku.

Tyto atomy znovu sestavují základní turbostratický grafen s nevyrovnanými vrstvami, které jsou rozpustnější než grafen vyrobený loupáním z grafitu. To zjednodušuje použití smíšených materiálů.

Guma se při výrobě grafenu ukázala být náročnější než potraviny nebo plasty, ale laboratoř optimalizovala postup použitím komerční pyrolyzované odpadní gumy z kol. Po extrakci užitečných olejů z odpadních pneumatik má tento uhlíkový zbytek podle Tour téměř nulovou hodnotu.

Saze získané pneumatikou nebo kombinací roztržených gumových pneumatik a komerčně dostupného černého uhlíku lze flashovat do grafenu. Protože turbostratický grafen je rozpustný, lze jej snadno přidat do cementu a vytvořit tak přátelštější beton.

Výzkum vedený Tourem a Rouzbehem Shahsavarim z C-Crete Technologies je podrobně popsán v časopise Uhlík.

Laboratoř Rice rozzářila černý uhlík zachycený na pneumatice a zjistila, že asi 70% materiálu bylo převedeno na grafen. Když blikající roztrhané gumičky smíchané s čistými sazemi pro zvýšení pohyblivosti byly asi 47% převedeny na grafen. Prvky jiné než uhlík jsou uvolňovány pro jiná použití.

Elektrické impulsy trvaly mezi 300 milisekundami a 1 sekundou. Laboratoř vypočítala elektřinu použitou v procesu přeměny na 100 USD za tunu výchozího uhlíku.

Vědci smíchali nepatrné množství grafenu extrahovaného z pneumatiky – 0,1% hmotnosti (%) u sazí v pneumatice a 0,05% hmotnosti u sazí a drcených pneumatik – s portlandským cementem. A používá se k výrobě betonových válců . Testováno po vytvrzení po dobu sedmi dnů, válce vykazovaly zisk 30% nebo více v zadržovací síle. Po 28 dnech je 0,1% hmotn. Grafenu dostatečné k tomu, aby oba produkty získaly pevnost alespoň 30%.

“Zvýšení pevnosti je zčásti důsledkem očkovacího účinku 2D grafenu pro lepší růst hydratovaných cementových produktů a zčásti kvůli zesilujícímu účinku v pozdějších fázích,” uvedl Shahsavari.

Odkaz: „Flash graphene from rubber waste“ Paul A. Advincula, Duy Xuan Luong, Weiyin Chen, Shivaranjan Raghuraman, Rouzbeh Shahsavari a James M. Tour, 28. března 2021, Uhlík.
DOI: 10.1016 / j.carbon.2021.03.020

Rice postgraduální student Paul Advincula je hlavním autorem příspěvku. Spoluautoři autora jsou postdoktorský výzkumník Rice Duy Luong a postgraduální student Weiyin Chen a Shivaranjan Raghuraman z C-Kréty. Tour je předsedou chemie TT a WF Chao a profesorem počítačové vědy, vědy o materiálech a nanoinženýrství v Rice.

Výzkum byl podpořen Úřadem pro vědecký výzkum letectva a Národní laboratoří energetických technologií ministerstva energetiky.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Líheň je otevřená, stanici zabírá 10 členů posádky

Nově přidaný personál stanice, který se skládal z 10 členů, se shromáždil v servisní jednotce Zvezda, aby uspořádali uvítací ceremoniál s rodinnými příslušníky a...

Chronické virové infekce mohou mít hluboký trvalý účinek na imunitu člověka, podobně jako stárnutí

Analýza topologie sítě funkce imunitního systému představující desítky integrovaných buněčných odpovědí, které jsou během odstraňování viru hepatitidy C u lidí obráceny. Zkoumané signální...

Byly odhaleny bizarní dýchací orgány 450 milionů let starých mořských živočichů

Zápočet: UCR Trilobité měli při dýchání jednu nohu Nová studie našla první důkazy o vysoce vyvinutých dýchacích orgánech u mořských živočichů starých 450 milionů let. ...

“Čmáranice světla” v reálném čase

Vědci z Tokijské metropolitní univerzity vyvinuli zjednodušený algoritmus pro převod volně nakreslených čar na standardním stolním procesoru na hologramy. Dramaticky snižují náklady na...

Mineralogie hluboké kůry Země pohání hotspoty pro domácí život

Tým DeMMO Field zleva doprava: Lily Mumper, Britney Kruger a Caitlin Cesar vzorky zlomenin z vrtné soupravy DeMMO. Kredit: © Matt Kapost Pod zeleným...

Newsletter

Subscribe to stay updated.