Det där bananskalet, förvandlats till grafen, kan hjälpa till att underlätta en massiv minskning av miljöpåverkan från betong och andra byggmaterial. Medan du håller på, släng i de där plasterna.

En ny process som introducerats av Rice University-labbet av kemisten James Tour kan förvandla bulkmängder av nästan vilken kolkälla som helst till värdefulla grafenflingor. Processen är snabb och billig; Tour sa att "flash graphene"-tekniken kan omvandla ett ton kol, matavfall eller plast till grafen för en bråkdel av kostnaden som används av andra bulkgrafenframställningsmetoder.

"Det här är en stor sak, Tour sa. "Världen kastar ut 30% till 40% av all mat, för det går dåligt, och plastavfall är en världsomspännande oro. Vi har redan bevisat att all fast kolbaserad materia, inklusive blandat plastavfall och gummidäck, kan förvandlas till grafen."

Som rapporterats i Natur , flashgrafen tillverkas på 10 millisekunder genom att värma upp kolhaltiga material till 3, 000 Kelvin (cirka 5, 000 grader Fahrenheit). Källmaterialet kan vara nästan vad som helst med kolinnehåll. Matavfall, plastavfall, petroleumkoks, kol, träklipp och biokol är främsta kandidater, sa Tour. "Med det nuvarande kommersiella priset på grafen är $67, 000 till 200 USD, 000 per ton, utsikterna för denna process ser fantastiska ut, " han sa.

Tour sa att en koncentration på så lite som 0,1 % av flashgrafen i cementet som används för att binda betong kan minska dess massiva miljöpåverkan med en tredjedel. Produktion av cement släpper enligt uppgift ut så mycket som 8 % av den mänskliga koldioxiden varje år.

"Genom att stärka betong med grafen, vi skulle kunna använda mindre betong för att bygga, och det skulle kosta mindre att tillverka och mindre att transportera, " sa han. "I huvudsak, vi fångar in växthusgaser som koldioxid och metan som matsvinn skulle ha släppt ut på deponier. Vi omvandlar dessa kol till grafen och lägger till den grafenen till betong, därigenom minskar mängden koldioxid som genereras vid betongtillverkning. Det är ett win-win miljöscenario med grafen."

"Att förvandla skräp till skatt är nyckeln till den cirkulära ekonomin, " sa medkorrespondent författare Rouzbeh Shahsavari, en adjungerad biträdande professor i civil- och miljöteknik och i materialvetenskap och nanoteknik vid Rice och VD för C-Crete Technologies. "Här, grafen fungerar både som en 2D-mall och ett förstärkningsmedel som kontrollerar cementhydratisering och efterföljande hållfasthetsutveckling."

Förr, Tour sa, "grafen har varit för dyrt att använda i dessa applikationer. Flash-processen kommer att sänka priset avsevärt samtidigt som det hjälper oss att bättre hantera avfall."

"Med vår metod, att kol blir fixerat, sade han. Det kommer inte upp i luften igen.

Processen överensstämmer väl med Rices nyligen tillkännagivna Carbon Hub-initiativ för att skapa en framtid med nollutsläpp som återanvänder kolväten från olja och gas för att generera vätgas och fast kol med nollutsläpp av koldioxid. Flashgrafenprocessen kan omvandla det fasta kolet till grafen för betong, asfalt, byggnader, bilar, kläder och mer, sa Tour.

Flash Joule uppvärmning för bulk grafen, utvecklad i Tour-labbet av Rice doktorand och huvudförfattare Duy Luong, förbättrar tekniker som exfoliering från grafit och kemisk ångavsättning på en metallfolie som kräver mycket mer ansträngning och kostnad för att producera bara lite grafen.

Ännu bättre, processen producerar "turbostratisk" grafen, med feljusterade lager som är lätta att separera. "A-B staplade grafen från andra processer, som exfoliering av grafit, är väldigt svårt att dra isär, Tour sa. "Lagrena fäster starkt ihop.

Men turbostratisk grafen är mycket lättare att arbeta med eftersom vidhäftningen mellan skikten är mycket lägre. De går bara isär i lösning eller när de blandas i kompositer.

"Det är viktigt, för nu kan vi få vart och ett av dessa enatomära lager att interagera med en värdkomposit, " han sa.

Laboratoriet noterade att använda kaffesump förvandlades till orörda enskiktsark av grafen.

Bulkkompositer av grafen med plast, metaller, plywood, betong och andra byggmaterial skulle vara en stor marknad för flashgrafen, enligt forskarna, som redan testar grafenförstärkt betong och plast.

Flashprocessen sker i en specialdesignad reaktor som värmer upp material snabbt och avger alla icke-kolelement som gas. "När denna process industrialiseras, element som syre och kväve som lämnar flashreaktorn kan alla fångas som små molekyler eftersom de har värde, " sa Tour.

Han sa att flashprocessen producerar väldigt lite överskottsvärme, kanaliserar nästan all sin energi till målet. "Du kan sätta fingret direkt på behållaren några sekunder efteråt, Tour sa. "Och tänk på att det här är nästan tre gånger varmare än ugnarna för kemisk ångavsättning som vi tidigare använde för att tillverka grafen, men i flashprocessen koncentreras värmen i kolmaterialet och ingen i en omgivande reaktor.

"All överskottsenergi kommer ut som ljus, i en mycket ljus blixt, och eftersom det inte finns några lösningsmedel, det är en superren process, " han sa.

Luong förväntade sig inte att hitta grafen när han tände den första småskaliga enheten för att hitta nya faser av material, börjar med ett prov av kimrök. "Detta började när jag tittade på en Science-tidning som talade om flash Joule-uppvärmning för att göra fasförändrande nanopartiklar av metaller, " sa han. Men Luong insåg snabbt att processen endast producerade grafen av hög kvalitet.

Simuleringar på atomnivå av Rice-forskaren och medförfattaren Ksenia Bets bekräftade att temperaturen är nyckeln till materialets snabba bildning. "Vi påskyndar i huvudsak den långsamma geologiska process genom vilken kol utvecklas till sitt grundtillstånd, grafit, " sa hon. "Väldigt accelererad av en värmespets, den stoppas också vid rätt ögonblick, på grafenstadiet.

"Det är fantastiskt hur toppmoderna datorsimuleringar, notoriskt långsam för att observera sådan kinetik, avslöja detaljerna i högtemperaturmodulerade atomrörelser och transformation, " sa Bets.

Tour hoppas kunna producera ett kilogram (2,2 pund) per dag av flashgrafen inom två år, börjar med ett projekt som nyligen finansierats av Department of Energy för att konvertera kol från USA. "Detta kan ge utlopp för kol i stor skala genom att konvertera det billigt till ett mycket mer värdefullt byggmaterial, " han sa.