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Nov 18, 2023

あらゆる種類のゴミが貴重なグラフェンに変わり、コンクリートの環境負荷を3分の1に削減できる

1 トンあたり 100 ドルの材料を、1 ポンドあたり数千ドルの材料に変えることができたらと想像してみてください。 これは、賢者の石の寓話に付随するような物語です。 アット・ライス

1 トンあたり 100 ドルの材料を、1 ポンドあたり数千ドルの材料に変えることができたらと想像してみてください。これは、賢者の石の寓話に付随するような物語です。

ライス大学では、科学者のグループが、ほとんど価値のないエネルギー源である石炭を、エレクトロニクス分野で数十の用途がある原料であるグラフェンに変換し始めました。 その後、科学者たちは、実験にはゴキブリの死骸、コーヒーかす、ガールスカウトのクッキーなど、あらゆる炭素源を使用できることに気づきました。

グラフェンは、炭素同種種であるグラファイトと呼ばれる鉱物に由来し、天然に存在する炭素の 2 つの形態のうちの 1 つです。 金属のような特性を持ち、航空宇宙、医療、エレクトロニクスにおける導体としての使用に価値があります。

この材料の世界的な需要は、1 トンあたり平均価格 67,000 ドルで 10 億ドルを超えると予測されています。

彼らが開発した「フラッシュグラフェン」と呼ばれる技術を使用して、科学者らは、3,000 ケルビンの衝撃を与える一対のコンデンサーと電極に接続することで、さまざまな原材料から高価値のグラフェンフレークを作成することができました。

実験責任者のライス大学材料・ナノテクノロジー教授ジェームス・ツアー博士によると、これはゴミや石炭がグラフェンとして再組織化する前に、物質内のすべての炭素間結合を破壊するのに十分なエネルギーでゴミや石炭に電流を流すという。

「数秒後には、容器に直接指を置いても大丈夫です」とツアー氏は言う。 「これは、グラフェンの製造に以前使用していた化学蒸着炉よりもほぼ 3 倍高温であることに留意してください。しかし、フラッシュプロセスでは、熱は炭素材料に集中し、周囲の反応炉には集中しません。」

これには独自の利点があり、チームはフラッシュグラフェンを大量に作成できるとツアー氏は述べています。

「余分なエネルギーはすべて光として、非常に明るいフラッシュとして放出されます。溶剤が一切含まれていないため、非常にクリーンなプロセスです」と彼は言いました。

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グラファイト採掘には、他の種類の採掘に伴うあらゆる環境上の不幸が伴います。研究チームは、バルク フラッシュ グラフェンがさまざまな製品を大幅に安価にするとともに、製造業の環境フットプリントを実際に改善できる 2 つの方法を特定しました。

最初のものは、Tour et al.の論文に示されています。 彼らの研究結果は、Nature 誌に発表されました。コンクリートにグラフェンを 0.1% 添加するだけで、環境フットプリントを 3 分の 1 削減できるというものです。

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「本質的に、私たちは食品廃棄物が埋め立て地に排出したであろう二酸化炭素やメタンなどの温室効果ガスを閉じ込めているのです」とトゥール氏は大学の記者団に語った。 「私たちはこれらの炭素をグラフェンに変換し、そのグラフェンをコンクリートに添加することで、コンクリート製造時に発生する二酸化炭素の量を削減しています。 これはグラフェンを使用した双方にとって有利な環境シナリオです。」

第二に、彼が以下のビデオで説明しているように、既存の炭鉱や石炭を採掘する企業は、自社の製品を石炭火力発電所ではなくフラッシュグラフェン生産に販売できる可能性がある。 これにより、通常は石炭の燃焼から生じるCO2排出がなくなり、石炭会社の数千人の雇用が節約される可能性がある。

以下のストーリーをご覧ください…

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