Pyrolyserad plastaska är värdelös, men kanske inte så länge.

Rice University-forskare har riktat sin uppmärksamhet mot Joule-uppvärmning av materialet, en biprodukt av plaståtervinningsprocesser. En kraftig energistöt förvandlar den till grafen.

Tekniken från Rice kemisten James Tours labb producerar turbostratiska grafenflingor som direkt kan läggas till andra ämnen som filmer av polyvinylalkohol (PVA) som bättre motstår vatten i förpackningar och cementpasta och betong, dramatiskt öka deras tryckhållfasthet.

Forskningen visas i tidskriften Kol .

Liksom flashgrafenprocessen som labbet introducerade 2019, pyrolyserad aska förvandlas till turbostratisk grafen. Det har en svagare attraktiv interaktion mellan flingorna, vilket gör det lättare att blanda dem till lösningar.

I oktober förra året, Tour-labbet rapporterade om en process för att omvandla plastavfall till grafen. Den nya processen är ännu mer specifik, omvandla plast som inte återvinns genom återvinning till en användbar produkt.

"Detta arbete förbättrar den cirkulära ekonomin för plast, Tour sade. "Så mycket plastavfall är föremål för pyrolys i ett försök att omvandla det tillbaka till monomerer och oljor. Monomererna används vid repolymerisation för att göra nya plaster, och oljorna används i en mängd andra tillämpningar. Men det finns alltid kvar 10 till 20 % aska som är värdelös och vanligtvis skickas till deponier.

"Nu kan vi omvandla den askan till flashgrafen som kan användas för att förbättra styrkan hos andra plaster och byggmaterial, " han sa.

Pyrolys innebär att ett material värms upp för att bryta ner det utan att bränna det. Produkterna från pyrolyserade, återvunnen plast inkluderar energirika gaser, eldningsoljor, vaxer, nafta och jungfruliga monomerer av vilka ny plast kan tillverkas.

Men resten - uppskattningsvis 50, 000 metriska ton i USA per år – kasseras.

"Återvinningsföretag gör inte stora vinster på grund av billiga oljepriser, så bara cirka 15 % av all plast återvinns, " sa Rice-studenten Kevin Wyss, huvudförfattare till studien. "Jag ville bekämpa båda dessa problem."

Forskarna körde ett par experiment för att testa den blixtrade askan, först blanda den resulterande grafenen med PVA, en biokompatibel polymer som undersöks för medicinska tillämpningar, bränslecellspolymerelektrolytmembran och miljövänliga förpackningar. Det har hållits tillbaka av basmaterialets dåliga mekaniska egenskaper och sårbarhet för vatten.

Att lägga till så lite som 0,1 % grafen ökar mängden påkänning som PVA-kompositen kan hantera före fel med upp till 30 %, de rapporterade. Det förbättrar också avsevärt materialets motståndskraft mot vattengenomsläpplighet.

I det andra experimentet, de observerade betydande ökningar i tryckhållfasthet genom att lägga till grafen från aska till portlandcement och betong. Starkare betong innebär att mindre betong behöver användas i konstruktioner och vägar. Det minskar energianvändningen och minskar föroreningar från tillverkningen.