Banánová šupka, ktorú ste ráno zahodili do koša, alebo plastové obaly z hračiek, ktoré ste na Vianoce kúpili svojmu dieťaťu. Nemusí to skončiť na smetisku. Tento aj iný odpad možno v priebehu milisekúnd premeniť na všestranný supermateriál grafén. Ba čo viac, grafén z banánovej šupky môže zmierniť vplyv na životné prostredie pri produkcii asfaltu, betónu, motorových vozidiel či oblečenia alebo dokonca vylepšiť ich vlastnosti.

To všetko umožňuje metóda, ktorú vyvinuli vedci z Riceovej univerzity. Vo svojich experimentoch zistili, že dokážu premeniť akýkoľvek odpad - ak je bohatý na uhlík - na grafén, a to extrémne rýchlo a za zlomok ceny, za akú sa grafén vyrába dnes.

Civilizácia odpadu

„Celosvetovo zahadzujeme 30 až 40 percent potravín, pretože sa pokazia, pričom plastový odpad predstavuje zásadný environmentálny problém,“ hovorí vedúci výskumu James Tour. Podľa vedca však existuje východisko. „Akúkoľvek pevnú látku založenú na uhlíku, napríklad zmes plastového odpadu alebo gumené pneumatiky, možno transformovať na grafén.“

NIŽŠIE NÁKLADY Vďaka transformácii odpadu na grafén môže výrazne klesnúť cena tohto supermateriálu.
NIŽŠIE NÁKLADY Vďaka transformácii odpadu na grafén môže výrazne klesnúť cena tohto supermateriálu.
Zdroj: RICEOVA UNIVERZITA

Tour s kolegami vyvinuli mimoriadne rýchly spôsob, ako to dosiahnuť - odpad sa zmení  na grafén v priebehu desiatich milisekúnd. K transformácii dochádza v špeciálne vyvinutom reaktore náhlym zahriatím materiálu na 3-tisíc stupňov Kelvina. Surovinou pritom môže byť čokoľvek, čo obsahuje uhlík: pokazené potraviny, práchnivé drevo, plastový odpad alebo uhlie. 

Počas zahriatia sa všetko okrem uhlíka z reaktora vylúči v podobe plynu. „Ak sa tento proces uplatní v priemysle, z reaktora vychádzajúce prvky ako kyslík alebo dusík bude možné zachytávať, pretože sú hodnotné,“ hovorí Tour.  Počítačové simulácie vedcov potvrdili, že kľúčom k účinnosti novej metódy je mimoriadne vysoká teplota. „Vďaka prudkému zvýšeniu teploty sme v podstate zrýchlili pomalé geologické procesy, pri ktorých sa uhlík v podzemí postupne mení na jeho základný stav, a to grafit,“ hovorí spoluautorka výskumu Ksenia Betsová. „Proces transformácie uhlíka zastavíme v správnom momente, práve vtedy, keď sa mení na grafén.“

Fixovanie uhlíka

Jednou z prekážok širokého uplatnenia grafénu je jeho vysoká cena. Tá sa podľa Toura v súčasnosti pohybuje od 67-tisíc do 200-tisíc dolárov za tonu. Grafén produkovaný novou metódou by ju mohol výrazne znížiť. Čo je nemenej dôležité, metóda nielenže môže pomôcť s využitím a redukciou plastového a iného odpadu, zároveň dokáže výrazne znížiť emisie ľudstva.

ŠPECIÁLNY REAKTOR Zmení na grafén aj šupku z banána.
ŠPECIÁLNY REAKTOR Zmení na grafén aj šupku z banána.
Zdroj: RICEOVA UNIVERZITA

Napríklad prímes 0,1 percenta grafénu do cementu zvýši pevnosť betónu a zároveň podľa Jamesa Toura zníži environmentálny dosah tohto materiálu na tretinu. To nie je zanedbateľný prínos - podľa odhadov produkcia cementu zodpovedá za osem percent emisií oxidu uhličitého. „Ak posilníme betón grafénom, na budovanie nám postačí menej tejto hmoty. Zníži sa cena výroby aj transportu cementu,“hovorí Tour.

To nie je všetko. „Metóda v podstate zachytáva skleníkové plyny ako oxid uhličitý alebo metán, ktoré by odpad tvorený potravinami uvoľnil do ovzdušia na skládkach,“ upozorňuje vedec. „Do ovzdušia sa tento uhlík nedostane. Fixujeme ho a transformujeme na grafén.“ Vyhliadky tejto novej metódy sú podľa Jamesa Toura výborné. „Bleskovo produkovaný grafén môže nájsť veľmi široké uplatnenie na trhu, napríklad ako prímes plastov, kovov, preglejok, betónu a iných stavebných materiálov."