Plastavfall kommer tillbaka i svart som orörd grafen, tack vare ACDC.

Det är vad forskare från Rice University kallar den process de använde för att effektivt använda plastavfall som annars skulle öka planetens miljöproblem. I det här fallet, Rice kemisten James Tours labb ändrade sin metod för att göra flashgrafen för att förbättra den för återvinning av plast till grafen.

Labbets studie visas i tidskriften American Chemical Society ACS Nano .

Helt enkelt, istället för att höja temperaturen på en kolkälla med likström, som i den ursprungliga processen, labbet exponerar först plastavfall för cirka åtta sekunders högintensiv växelström, följt av DC-stöten.

Produkterna är högkvalitativ turbostratisk grafen, ett värdefullt och lösligt ämne som kan användas för att förbättra elektroniken, kompositer, betong och andra material, och kololigomerer, molekyler som kan ventileras bort från grafenet för användning i andra applikationer.

"Vi producerar en betydande mängd väte, som är ett rent bränsle, i vår blinkande process, " sa Rice doktorand och huvudförfattare Wala Algozeeb.

Tour uppskattade att i industriell skala, ACDC-processen skulle kunna producera grafen för cirka 125 USD i elkostnader per ton plastavfall.

"Vi visade i originalpapperet att plast kunde konverteras, men kvaliteten på grafenen var inte så bra som vi ville att den skulle vara, Tour sa. "Nu, genom att använda en annan sekvens av elektriska pulser, vi kan se en stor skillnad."

Han noterade att de flesta av världens plaståtervinningstekniker är ineffektiva, och att endast cirka 9 % av den producerade plasten återvinns. Mest ökända, Tour sa, är en ö av plastavfall i storleken av Texas som har bildats i Stilla havet.

"Vi måste ta itu med det här, " sa han. "Och det finns ett annat problem:Mikrober i havet som omvandlar koldioxid till syre hindras av plastnedbrytningsprodukter och de vänder på processen, tar syre och omvandlar det till koldioxid. Det kommer att vara riktigt dåligt för människor."

Tour noterad flash joule-konvertering eliminerar mycket av kostnaderna för att återvinna plast, inklusive sortering och städning som kräver energi och vatten. "Istället för att återvinna plast till pellets som säljs för $2, 000 per ton, du skulle kunna upcycla till grafen, som har ett mycket högre värde, ", sa han. "Det finns ett ekonomiskt såväl som ett miljömässigt incitament."

Trots den överväldigande mängden plastråvara, att ha för mycket grafen kommer inte att vara ett problem, sa Tour. "Vad du än gör med kol, när du har tagit upp den ur marken från olja eller gas eller kol, det hamnar i koldioxidcykeln, " sa han. "Det fina med grafen är att dess biologiska nedbrytning under många förhållanden är mycket långsam, så i de flesta fall går det inte in i kolets kretslopp igen på hundratals år."

Han noterade att forskarna arbetar med att förfina flashgrafenprocessen för andra material, speciellt för matavfall. "Vi jobbar på att skapa en bra pulssekvens för att omvandla matavfall till grafen av mycket hög kvalitet med så lite utsläpp som möjligt, " sa han. "Vi använder maskininlärningsprogram för att hjälpa oss veta vart vi ska gå."

Den nya studien följer en annan färsk artikel som kännetecknar flashgrafen som produceras av kimrök via likströms jouleuppvärmning. Det papperet, även i ACS Nano, kombinerad mikroskopi och simuleringar för att visa två distinkta morfologier:turbostratisk grafen och skrynkliga grafenark. Studien beskrev hur och varför de omarrangerade kolatomerna skulle ta den ena eller andra formen, och att förhållandet kan styras genom att justera blixtens varaktighet.