Bilim İnsanları, Betonu ve Bazı Bileşimleri Geliştirmek için Pirolizden Elde Edilen Külü Grafene Dönüştürüyor
Plastiğin pirolizinden elde edilen kül değersiz görülse de, bu durum yakında değişebilir.
Rice Üniversitesi bilim insanları dikkatlerini plastiğin geri dönüşüm süreçlerinin bir yan ürünü olan malzemenin(kül) Joule ısıtma işleminde kullanılmasına çevirdiler. Güçlü bir enerji dalgası, külü grafene dönüştürebilir.
Rice Üniversitesi kimyagerlerinden James Tour’un laboratuvarı tarafından kullanılan teknik; ambalaj, çimento hamuru ve betonda suya daha iyi direnç gösteren, polivinilalkol (PVA) filmleri gibi diğer maddelere doğrudan eklenebilen turbostratik grafen pulları üretiyor ve bu maddelerin basınç direncini önemli ölçüde artırıyor.
Bu araştırma, Carbon Journal’de yayınlandı.
Laboratuvarın 2019’da tanıttığı flaş grafen prosesi gibi, pirolize kül de turbostratik grafene dönüşüyor. Grafen pulların arasındaki çekici bağların daha zayıf olmasından ötürü, bu pulların çözeltilere karışması kolaylaşır.
Geçen Ekim ayında, Tour’un laboratuvarı atık plastiği grafene dönüştürmek için bir çalıştıkları prosesi yayınlamıştı. Bu yeni proses ise daha da spesifik ve geri dönüşümü tam olarak yapılamamış plastiği faydalı bir ürüne dönüştürüyor.
Tour, “Bu çalışma plastikler için döngüsel ekonomiye katkı sağlıyor” dedi. “Çok fazla plastik atık, monomerlerine ayırma ve yağlara dönüştürme amacıyla pirolize tabi tutulur. Monomerler, yeni plastikler üretmek için yeniden polimerizasyonda kullanılır ve elde edilen yağlar da, çeşitli başka uygulamalarda kullanılır. Ancak piroliz sonucunda her zaman, kullanışsız ve genellikle çöp sahalarına gönderilen % 10 ila % 20 oranında kül açığa çıkar.”
“Artık bu külü diğer plastiklerin ve inşaat malzemelerinin dayanıklılığını artırmak için kullanılabilecek flaş grafene dönüştürebiliriz” dedi.
Piroliz, bir malzemeyi yakmadan parçalamak için ısıtmayı içerir. Pirolize edilmiş, geri dönüştürülmüş plastik ürünleri arasında enerji açısından zengin gazlar, yakıt yağları, mumlar, nafta ve yeni plastik üretilebilecek işlenmemiş monomerler bulunur.
Ancak geri kalanı -Amerika Birleşik Devletleri’nde yıllık tahmini 50.000 metrik ton- atıldı.
Çalışmanın baş yazarı Rice Üniversitesi yüksek lisans öğrencisi Kevin Wyss, “Geri dönüşümcüler ucuz petrol fiyatları nedeniyle büyük karlar elde etmezler, bu nedenle tüm plastiğin yalnızca % 15’i geri dönüştürülür” dedi. “Bu sorunların ikisiyle de mücadele etmek istedim.”
Araştırmacılar, flash prosesinden elde edilen külü test etmek için bir çift deney yaptılar. Önce ortaya çıkan grafeni, tıbbi uygulamalar için araştırılan biyouyumlu bir polimer olan PVA, yakıt hücresi polimer elektrolit membranları ve çevre dostu ambalaj ile karıştırdılar. Temel malzemenin zayıf mekanik özellikleri ve suya karşı hassasiyeti nedeniyle geride kaldı.
Raporlarına göre, grafenin % 0.1’i kadar az eklenmesi, PVA kompozitinin parçalanmasından önce kaldırabileceği gerilim miktarını % 30’a kadar artırıyor. Aynı zamanda malzemenin su geçirgenliğine karşı direncini önemli ölçüde geliştiriyor.
İkinci deneyde, Portland çimentosu ve betona külden elde edilen grafen ekleyerek, sıkıştırma mukavemetinde önemli artışlar gözlemlediler. Daha güçlü beton, yapılarda ve yollarda daha az beton kullanılması gerektiği anlamına gelir. Bu da, enerji kullanımını azaltır ve kirleticileri üretiminden uzaklaştırır.
Kaynak: phys.org