Αντιπροσωπευτική εικόνα (Φωτογραφία/Reuters)
Πενσυλβάνια (ΗΠΑ), 29 Ιουνίου (ANI): Τα πλαστικά μπουκάλια που πετιούνται σε κάδους ανακύκλωσης θα μπορούσαν μια μέρα να βοηθήσουν στην τροφοδοσία ηλεκτρικών αυτοκινήτων, smartphone ή συστημάτων αποθήκευσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, σύμφωνα με ομάδα ερευνητών του Penn State.
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές μετέτρεψαν το απόβλητο τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET) σε υψηλής παραγγελίας συνθετικό γραφίτη, μια κρυσταλλική μορφή άνθρακα. Ο σχηματιζόμενος γραφίτης παρουσίαζε μια εξαιρετικά οργανωμένη κρυσταλλική δομή, εμφανίζοντας μεγάλους, διατεταγμένους κρυσταλλίτες ή μικροσκοπικές περιοχές ευθυγραμμισμένων στρωμάτων άνθρακα. Αυτές οι ιδιότητες υπερβαίνουν αυτές των εμπορικών δειγμάτων φυσικού γραφίτη, υποδεικνύοντας ότι το υλικό που προέρχεται από PET έχει μια πιο διατεταγμένη κρυσταλλική δομή. Αυτή η δομική τάξη είναι ένας σημαντικός δείκτης της καταλληλότητας υλικών ανόδου υψηλής ποιότητας σε σύγκριση με τον φυσικό γραφίτη, ο οποίος χρησιμοποιείται συνήθως ως σημείο αναφοράς στην έρευνα για τις μπαταρίες.
Διαβάστε επίσης | Τροφική δηλητηρίαση στην Άντρα Πραντές: 23 άτομα νοσηλεύονται αφού έφαγαν σνακ από πάγκο στην άκρη του δρόμου στην Κακίτα.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο Diamond and Related Materials, υποδηλώνουν ότι τα κοινά απόβλητα θα μπορούσαν να γίνουν πολύτιμη πηγή άνθρακα ποιότητας μπαταρίας.
«Οι περισσότεροι άνθρωποι σκέφτονται τα χρησιμοποιημένα πλαστικά μπουκάλια ως σκουπίδια», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Shakshi Sekhar, διδακτορικός φοιτητής στην Οικογενειακή Σχολή Ενέργειας και Μεταλλευτικής Μηχανικής John and Willie Leone του Penn State. «Η έρευνά μας δείχνει ότι το ίδιο υλικό μπορεί να είναι πολύτιμος πόρος για την παραγωγή γραφίτη, ο οποίος είναι απαραίτητος για τη σύγχρονη τεχνολογία μπαταριών».
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Κρίκετ στους Ολυμπιακούς Αγώνες: Το μονοπάτι πρόκρισης LA28 επιβεβαιώθηκε από το ICC.
Ταξινομημένος ως κρίσιμο ορυκτό από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, ο γραφίτης είναι βασικό συστατικό των μπαταριών ιόντων λιθίου, που χρησιμεύει ως το υλικό αρνητικού ηλεκτροδίου που αποθηκεύει και απελευθερώνει ηλεκτρικό φορτίο. Καθώς η ζήτηση για ηλεκτρικά οχήματα, ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας σε κλίμακα δικτύου συνεχίζει να αυξάνεται, το ίδιο αυξάνεται και η ζήτηση για γραφίτη ποιότητας μπαταρίας.
Ταυτόχρονα, το PET παραμένει ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα πλαστικά στον κόσμο, σύμφωνα με την National PET Container Resources Association. Πολλοί καταναλωτές βάζουν τα πλαστικά τους μπουκάλια σε κάδους ανακύκλωσης, αλλά μεγάλο μέρος αυτού του υλικού καταλήγει να πετιέται, να ανακυκλωθεί σε προϊόντα χαμηλότερης αξίας ή να σταλεί σε χωματερές.
Η ερευνητική ομάδα είπε ότι πιστεύει ότι υπάρχουν ευκαιρίες για την αντιμετώπιση και των δύο προκλήσεων.
Συνδυάζοντας το τεμαχισμένο πλαστικό PET με μικρές ποσότητες οξειδίου του γραφενίου και θερμαίνοντας το υλικό σε μια προσεκτικά ελεγχόμενη θερμική διαδικασία, οι ερευνητές μπόρεσαν να αναδιοργανώσουν τα άτομα άνθρακα στο πλαστικό σε εξαιρετικά διατεταγμένες δομές γραφίτη.
«Δεν βρίσκουμε μόνο χρήσεις για απορρίμματα πλαστικού», λέει ο Sekhar. «Αναπτύσσουμε πολύτιμα υλικά που θα βοηθήσουν στην υποστήριξη της αυξανόμενης ζήτησης για μπαταρίες και τεχνολογίες καθαρής ενέργειας».
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η προσθήκη μόλις 2,5 τοις εκατό οξειδίου του γραφενίου κατά βάρος παρήγαγε την υψηλότερη ποιότητα γραφίτη. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, αυτό το υλικό ανέπτυξε διαστάσεις κρυσταλλίτη που ξεπερνούσαν εκείνες που σχετίζονται με τον φυσικό γραφίτη και παρουσίασε έναν εξαιρετικό βαθμό δομικής τάξης.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, λειτουργικές ομάδες που περιέχουν οξυγόνο που βρίσκονται κατά μήκος των άκρων των φύλλων οξειδίου του γραφενίου βοηθούν στην έναρξη και την προώθηση της πλευρικής ανάπτυξης των κρυστάλλων γραφίτη. Η εκτεθειμένη επιφάνεια γραφενίου λειτουργεί ως πρότυπο που οδηγεί τα άτομα άνθρακα σε εξαιρετικά οργανωμένες στοιβαγμένες διατάξεις κατά τη διάρκεια της γραφιτοποίησης, της διαδικασίας που μετατρέπει τον άνθρακα σε γραφίτη.
Η προσέγγιση της ερευνητικής ομάδας διαφέρει από πολλές προηγούμενες μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή συνθετικού γραφίτη. Οι κοινές τεχνικές γραφιτοποίησης βασίζονται συχνά σε μεταλλικούς καταλύτες όπως ο σίδηρος, το νικέλιο ή το κοβάλτιο, οι οποίοι μπορούν να αφήσουν πίσω τους ακαθαρσίες και να απαιτήσουν πρόσθετα βήματα χημικού καθαρισμού για την απομάκρυνσή τους.
Αντίθετα, αυτοί οι ερευνητές χρησιμοποίησαν πρόσθετα με βάση το γραφένιο που προάγουν τη γραφιτοποίηση χωρίς να εισάγουν μεταλλικούς ρύπους.
«Αποφεύγοντας τους μεταλλικούς καταλύτες, μπορούμε να παράγουμε καθαρότερο γραφίτη, ενώ παράλληλα μειώνουμε τη χρήση χημικών και τη δημιουργία απορριμμάτων», είπε ο Sekhar.
Η εξάλειψη του βήματος αφαίρεσης του καταλύτη θα μπορούσε να απλοποιήσει τη μελλοντική κατασκευή και να μειώσει το περιβαλλοντικό αποτύπωμα που σχετίζεται με την παραγωγή υλικών μπαταριών, είπαν οι ερευνητές.
Αν και απαιτείται πρόσθετη εργασία για την παραγωγή σε κλίμακα και την αξιολόγηση της απόδοσης της μπαταρίας, αυτή η μελέτη παρουσιάζει μια πολλά υποσχόμενη διαδρομή για τη μετατροπή μιας από τις πιο κοινές ροές απορριμμάτων στον κόσμο σε υλικό αποθήκευσης ενέργειας υψηλής αξίας.
Τα ευρήματα υποδηλώνουν επίσης μια ευρύτερη αλλαγή στις μελλοντικές απόψεις για τα πλαστικά απόβλητα, σημείωσε ο Sekhar.
«Εάν τα πλαστικά απορρίμματα γίνουν πρώτη ύλη για προηγμένα ενεργειακά υλικά, θα αλλάξει ο τρόπος που σκεφτόμαστε για την ανακύκλωση», είπε ο Sekhar. «Αντί να βλέπουμε τα πλαστικά ως πρόβλημα απορριμμάτων, μπορούμε να τα δούμε ως έναν πόρο που υποστηρίζει την τεχνολογία καθαρής ενέργειας».
Άλλοι συγγραφείς της μελέτης περιλαμβάνουν τον Randy Vander Wal, καθηγητή μηχανικής ενέργειας και ορυκτών στο Penn State και μέλος ΔΕΠ στο Penn State Institute for Energy and Environment.
Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών. (Ani)
(Το παραπάνω άρθρο επαληθεύεται και γράφτηκε από το προσωπικό της ANI. Το ANI είναι το κορυφαίο ειδησεογραφικό πρακτορείο πολυμέσων της Νότιας Ασίας με περισσότερα από 100 γραφεία σε όλη την Ινδία, τη Νότια Ασία και τον κόσμο. Η ANI σας φέρνει τα τελευταία νέα για την πολιτική και τις τρέχουσες υποθέσεις, τον αθλητισμό, την υγεία, τη φυσική κατάσταση, την ψυχαγωγία και ειδήσεις από την Ινδία και σε όλο τον κόσμο. Οι απόψεις που εκφράζονται στην παραπάνω δημοσίευση δεν αντικατοπτρίζουν LY).
