Sekunnin murto-osan kuumassa välähdyksessä mistä tahansa hiilipitoisesta aineesta syntyy grafeenia. Kuva: Jeff Fitlow
Sekunnin murto-osan kuumassa välähdyksessä mistä tahansa hiilipitoisesta aineesta syntyy grafeenia. Kuva: Jeff Fitlow

Rice-yliopiston reaktorissa mikä tahansa hiiltä sisältävä jäte palaa nopeasti kaasuiksi. Jäljelle jää grafeeni.

Kahvinpuruista tai banaaninkuorista voi valmistaa nopeasti kallista ja kestävää hiiliatomeista koostuvaa grafeenia.

Grafeeni on puhtaan hiilen yksi muoto. Se koostuu yksiatomisesta hiilikerroksesta, joka on järjestynyt lakanaksi.

Suhteessa paksuuteensa puhdas grafeeni on sata kertaa vahvempaa kuin teräs. Grafeenia on kuitenkin vaikea valmistaa isoja määriä, vaikka menetelmiä on kokeiltu vuodesta 2004.

Sisältö jatkuu mainoksen jälkeen

Jos sitä saisi valmistettua teollisessa mitassa, se voisi mullistaa maailmaa.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uuden tekniikan kehitti Rice-yliopiston kemisti James Tour ryhmineen. Keksijät puhuvat välähdys- tai salamagrafeenista.

Ruuanjätteessä pitää vain olla hiiltä, ja sitä yleensä on aina. Ruuassa on paljon hiilimolekyylien ketjuja, sillä kaikki elävä rakentuu hiiliyhdistelmien varaan, ihminenkin.

Muovijäte kelpaa myös grafeenin raaka-aineeksi, koska muoveissa on hiiliyhdisteitä. Ryhmä esittelee sitä yliopiston julkaisemalla videolla.

Jos grafeenia lisäisi vain prosentin osia esimerkiksi sementtiin tai muihin materiaaleihin, niistä tulisi paljon lujempia.

Sementin käyttö vähenisi. Sen tuotannossa syntyy nykyisin paljon kasvihuonekaasuja. Grafeenin käyttö auttaisi näin yhdyskuntia hallitsemaan jätevirtojaan ja kehittämään kiertotaloutta.

Rice-yliopiston kemian laitoksen valmistuu grafeenia, kun jätettä lämmitetään nopeasti. Kuumuus kohoaa astiassa hetkeksi noin 2 700 asteeseen. Se höyrystää astian kaikki hiilivedyttömät alkuaineet kaasuiksi ja siirtää ne ulos reaktorista.

Jätettä kuumennetaan vain kymmenen sekunnin tuhannesosaa. Kova kuumuus on avain siihen, että grafeenia syntyy puhtaana nopeasti. Kuumennus pitää kuitenkin lopettaa oikealla hetkellä.

Reaktori jäähtyy heti.

”Nopea jäähtyminen johtuu siitä, että lämpö kohdentuu hiiltä sisältävään materiaaliin eikä ympäröivään reaktoriin”, sanoo Tour yliopiston verkkosivuilla. Keksinnöstä kertoivat myös tiedelehti Nature ja verkkosivu Phys.org

Pikakuumennus tuottaa grafeenia kerroksittain, ja ne lomittuvat toisiinsa. Ne on siksi helppo erottaa toisistaan.

Grafeenin perinteinen valmistus tartuttaa kerrokset yleensä tiukasti yhteen. Lomittuvissa kerroksissa grafeenin kerrosten välinen vetovoima on paljon pienempi.

Grafeenia on perinteisesti valmistettu puhtaan hiilen muista muodoista, kuten grafiitista, jota on lyijykynässä.

Grafeenia on hankala valmistaa, koska se on niin ohutta. Sitä on tuotettu kerralla vain grammojen osia. Ohut grafeeni pitää ”kuoria” esiin. Se tekee valmistuksesta kallista.

”Grafeenin hinta markkinoilla on 60 000–180 000 euroa tonnilta, joten keksintömme näkymät ovat hyvät”, Tour sanoo.

Jos välähtämällä tuotettua grafeenia saadaan sarjatuotantoon ja sitä voidaan valmistaa teollisesti ja isoissa erissä, laskisi se huomattavasti tämän arvotavaran hintaa.

Tour toivoo, että hän saisi ryhmineen tuotettua kilon grafeenia päivässä. Siihen voi mennä kaksi vuotta. Hanketta rahoittaa Yhdysvaltain energia­ministeriö.

Stalker
Seuraa 
Viestejä198

Kyllä Suomessakin osataan, Forssassa tehtiin jätteistä biodieseliä, homma meni hieman pipariksi, konkurssipesäkin meni konkurssiin, ainutlaatuista. Tuossa rahoittaja on USA:n valtio, voikohan valtio mennä konkursiin?

Sisältö jatkuu mainoksen alla