Cercetătorii au descoperit cum să refolosim cojile de alune

Cercetătorii au găsit o utilizare practică pentru cojile de alune. Producția globală de alune generează anual peste 10 milioane de tone de deșeuri sub formă de coji aruncate. Acum însă, oamenii de știință au descoperit o metodă prin care această biomasă poate fi transformată în materiale pe bază de carbon, similare grafenului.

Grafenul este alcătuit din carbon și este adesea descris drept un „material-minune”: extrem de rezistent, foarte ușor și un excelent conductor de căldură și electricitate. Deja este utilizat la scară largă și are potențialul de a îmbunătăți semnificativ electronicele de consum în viitor.

• Alimentele ultraprocesate, asociate cu probleme cardiace grave
• De ce unii oameni încă mai cred că extratereștrii au ajutat civilizațiile antice?

Totuși, producerea lui la scară mare este dificilă și costisitoare. De aceea, metodele alternative de obținere a grafenului ar putea aduce progrese importante în domenii precum sistemele energetice, stocarea datelor sau alte tehnologii moderne. Un studiu coordonat de cercetători de la University of New South Wales (UNSW), din Australia, arată că banalele coji de alune ar putea deveni o sursă promițătoare pentru producția de grafen, într-un mod mai ieftin și mai prietenos cu mediul decât unele metode clasice.

„Majoritatea acestor coji sunt fie aruncate, fie reciclate în aplicații cu valoare scăzută, fără a le exploata cu adevărat potențialul. Am demonstrat că simplele coji de alune pot fi transformate în grafen de înaltă calitate, folosind mult mai puțină energie decât în metodele actuale și, implicit, la un cost mai redus. În plus, nu este nevoie de substanțe chimice, ceea ce aduce un beneficiu suplimentar pentru mediu”, explică inginerul mecanic Guan Yeoh, de la UNSW.

Cercetătorii au găsit o utilizare practică a cojilor de alune: cum pot fi acestea transformate în grafen?

Cercetătorii au găsit o utilizare practică a cojilor de alune: transformarea în grafen. Un rol esențial în acest proces îl are lignina, un polimer natural bogat în carbon, prezent în majoritatea plantelor. Deși se știa deja că lignina se găsește în cojile de alune, cercetătorii au trebuit să stabilească cea mai eficientă metodă de procesare.

Echipa a testat mai multe variante de pregătire a deșeurilor pentru a extrage lignina, înainte de a aplica o tehnică numită încălzire Joule fulger (flash Joule heating – FJH). Aceasta presupune aplicarea unui impuls electric extrem de scurt, care încălzește materialul la peste 3.000 de grade Celsius, pentru doar câteva milisecunde, explică ScienceAlert.

Această „explozie” de temperatură reorganizează atomii de carbon în structuri grafitice, inclusiv în straturi subțiri de grafen.

Deși FJH este etapa principală, pregătirea inițială a cojilor s-a dovedit crucială. Cea mai eficientă metodă a fost un pretratament în mai multe etape: încălzire Joule indirectă la aproximativ 500°C timp de cinci minute, urmată de un scurt pas la temperatură mai ridicată.

Acest proces elimină impuritățile și transformă cojile în cărbune vegetal (char), un material bogat în carbon și mult mai conductor decât materia primă inițială.

„Această etapă este esențială pentru eliminarea impurităților și pentru obținerea unui material cât mai bogat în carbon, astfel încât grafenul final să aibă cât mai puține defecte și să fie format dintr-un singur strat de atomi. Exact asta îți dorești pentru a obține proprietăți optime de conducere a electricității și a căldurii”, explică Yeoh.

Cu ce este diferită această metodă de altele testate anterior?

Deși transformarea cojilor de arahide în grafen a mai fost testată și în trecut, acest studiu arată că controlarea atentă a materialului de pornire poate îmbunătăți semnificativ calitatea grafenului obținut. Totuși, procesul încă nu este perfect.

Materialul rezultat are o calitate ridicată, dar este format, de regulă, din câteva straturi de grafen suprapuse într-o structură numită turbostratică. În plus, cercetătorii estimează că tehnologia ar putea avea nevoie de trei până la patru ani pentru a fi adaptată la scară comercială.

Cercetările vor continua pentru rafinarea metodei, iar, între timp, echipa vrea să testeze dacă aceeași abordare poate funcționa și pentru alte tipuri de biomasă.

„Plănuim să experimentăm și cu alte materiale, precum zațul de cafea, cojile de banană sau orice altceva care poate fi transformat într-un cărbune de calitate, din care să obținem grafen. Având în vedere cantitățile uriașe de materiale organice disponibile, studiul nostru arată că se poate găsi un echilibru bun între eficiența energetică, calitatea grafenului obținut și viabilitatea economică a întregului proces”, spune Yeoh.

Rezultatele cercetării au fost publicate în revista Chemical Engineering Journal Advances.

Vă recomandăm să citiți și:

Companiile producătoare de ciocolată ar putea în curând să folosească cacao crescută în laborator

Vaccinul antigripal universal, tot mai aproape de realitate

Colorantul natural produs de o ciupercă amazoniană poate fi folosit în cosmetice, arată un studiu

Foliculi de păr complet funcționali au fost cultivați în laborator pentru prima dată. La ce ar putea fi folosiți?