Cómo convertir la basura en grafeno

Cómo convertir la basura en grafeno

enero 31, 2020 Desactivado Por Carolcfr

Todo lo que necesitas es un poco de electricidad.

 

Los científicos de la Universidad de Rice han encontrado una manera de utilizar la electricidad para transformar la basura cotidiana en grafeno, un material valioso en la electrónica, la industria solar e incluso en la entrega de medicamentos y la secuenciación del ADN.

 

  • El equipo puede producir kilogramos de grafeno diariamente. Los métodos anteriores para producir el material arrojaron meros picogramos.
  • Sus resultados fueron publicados en la revista científica Nature.

 

El carbono puede ser el bloque de construcción de la vida, pero también es un bloque de construcción dentro de un montón de nuestra basura, desde el negro de carbón en los neumáticos hasta las cáscaras de plátano y las bolsas de plástico. Pero por primera vez, los científicos han encontrado una manera de dar nueva vida a este carbono infrautilizado.

 

Con una simple descarga de electricidad, los investigadores de la Universidad de Rice han convertido la basura en grafeno, un material vital en la electrónica, los paneles solares e incluso el asfalto. El nuevo proceso, que se llama producción de «flash grafeno», produce grandes cantidades de copos de grafeno. Esta técnica no solo produce mucho más grafeno que los métodos tradicionales, sino que también es mucho más barato y más ecológico, reciclando desperdicios de alimentos, plástico e incluso carbón en un valioso alótropo de carbono utilizado en diversas ramas de la ciencia de los materiales.

 

«Esto es un gran asunto«, dice James Tour, químico de la Universidad de Rice que ideó el proceso, en un comunicado de prensa. «El mundo arroja entre el 30 y el 40 por ciento de todos los alimentos, porque se descompone, y los desechos plásticos son una preocupación mundial. Ya hemos demostrado que cualquier materia sólida a base de carbono, incluidos los desechos plásticos mezclados y las llantas de caucho, puede ser convertido en grafeno«.

 

En un video de Rice, Tour guía a los espectadores a través del proceso de flash grafeno. Primero, los enchufes de pared simples alimentan bahías de condensadores en la parte inferior de un contenedor de plástico. La corriente producida luego viaja a través de componentes electrónicos hasta que alcanza dos electrodos en el otro lado. El voltaje de la corriente es lo suficientemente alto como para ser enviado a través de la basura «con suficiente energía para romper cada enlace carbono-carbono en el sistema«, explica Tour. El carbono se calienta a aproximadamente 5.000 grados Fahrenheit.

 

Cuando los enlaces de carbono se rompen, se crean nuevos enlaces para crear grafeno, que se compone esencialmente de láminas delgadas de átomos de carbono. En el ejemplo que se muestra en el video, los investigadores usan negro de carbón, un material creado a través de la combustión incompleta del petróleo y utilizado como pigmento negro en tinta de periódico o como agente conductor en electrónica.

 

El proceso de flash grafeno recibe su nombre de la chispa de luz brillante creada cuando ocurre la reacción química. La mayor parte de la energía no se está convirtiendo en calor, sino que se destina a lo que se llama radiación de cuerpo negro, un tipo de radiación electromagnética térmica. Esa radiación rompe cada enlace carbono-carbono y cualquier exceso de energía sobrante se libera en forma de un destello de luz brillante. El grafeno flash se fabrica en solo 10 milisegundos de esta manera.

 

Tour dice que el método es mucho más eficiente que los métodos anteriores para producir grafeno. En un video de The Science Channel, se describe un proceso complejo que incluye el uso de una aspiradora para evaporar oro, hornear un chip de silicio en un grabador de plasma y disolver oro en una solución química. Y eso ni siquiera es la mitad del proceso. Tour dice que estos métodos producen solo pequeñas cantidades de grafeno.

 

«Anteriormente, habíamos tomado una lámina de cobre y podíamos cultivar grafeno a partir de muchas fuentes de carbono diferentes. Una de ellas, por ejemplo, las galletas, las galletas de Girl Scouts o las cucarachas muertas«, dice Tour. «Pero el problema con eso es que solo podríamos producir alrededor de un picogramo de grafeno, una cantidad muy pequeña de grafeno que podría ser adecuada para la electrónica. Aquí, podemos hacerlo a granel«.

 

Un picogramo, eso sí, es solo una billonésima parte de un miligramo. Ahora, el equipo de Rice está aumentando a niveles de producción diarios en kilogramos.

 

En el futuro, dice Tour, hay un sinfín de usos para su nuevo proceso flash de grafeno. Incluso podría salvar a la industria del carbón que muere, plantea. Al continuar extrayendo carbón, pero utilizándolo como materia prima en la creación de grafeno, en lugar de simplemente quemarlo para obtener energía, la industria puede mantenerse viva y convertir su producto en un material de mayor valor.

 

El grafeno se vende a alrededor de $ 100 a $ 200 por gramo, mientras que el carbón promedia más cerca de $ 100 por tonelada, según Tour. Y en lugar de emitir gases nocivos de efecto invernadero, los mineros podrían entregar carbón que se puede poner en pinturas, concreto, película o incluso asfalto.

 

«Es enorme lo que vamos a poder hacer con esto«, dice Tour.