La ceniza plástica pirolizada no tiene valor, pero quizás no por mucho tiempo.
Los científicos de la Universidad de Rice han centrado su atención en el calentamiento Joule del material, un subproducto de los procesos de reciclaje de plástico. Una fuerte sacudida de energía lo convierte en grafeno.
La técnica del laboratorio del químico de Rice James Tour produce escamas de grafeno turboestrático que se pueden agregar directamente a otras sustancias como películas de alcohol polivinílico PVA que resisten mejor el agua en los empaques y la pasta de cemento y el concreto, aumentando dramáticamente su resistencia a la compresión.
La investigación aparece en la revista carbono .
Al igual que el proceso de grafeno flash que presentó el laboratorio en 2019, la ceniza pirolizada se convierte en grafeno turbostrático. Eso tiene interacciones atractivas más débiles entre las escamas, lo que facilita su mezcla en soluciones.
En octubre pasado, el laboratorio Tour informó sobre un proceso para convertir el plástico de desecho en grafeno. El nuevo proceso es aún más específico, convirtiendo el plástico que no se recupera mediante el reciclaje en un producto útil.
"Este trabajo mejora la economía circular de los plásticos", dijo Tour. Muchos desechos plásticos están sujetos a pirólisis en un esfuerzo por convertirlos nuevamente en monómeros y aceites. Los monómeros se utilizan en la repolimerización para fabricar nuevos plásticos, y elLos aceites se utilizan en una variedad de otras aplicaciones, pero siempre queda un 10% a 20% de ceniza restante que no tiene valor y generalmente se envía a vertederos.
"Ahora podemos convertir esa ceniza en grafeno flash que se puede utilizar para mejorar la resistencia de otros plásticos y materiales de construcción", dijo.
La pirólisis implica calentar un material para descomponerlo sin quemarlo. Los productos de plástico reciclado pirolizado incluyen gases ricos en energía, fuelóleos, ceras, nafta y monómeros vírgenes a partir de los cuales se puede producir plástico nuevo.
Pero el resto, un estimado de 50,000 toneladas métricas en los Estados Unidos por año, se descarta.
"Los recicladores no obtienen grandes ganancias debido a los bajos precios del petróleo, por lo que solo se recicla alrededor del 15% de todo el plástico", dijo el estudiante graduado de Rice Kevin Wyss, autor principal del estudio. "Quería combatir ambos problemas."
Los investigadores realizaron un par de experimentos para probar la ceniza flash, primero mezclando el grafeno resultante con PVA, un polímero biocompatible que se está investigando para aplicaciones médicas, membranas de electrolitos de polímero de pila de combustible y envases ecológicos. Ha sido retenido por la baselas malas propiedades mecánicas del material y su vulnerabilidad al agua.
Agregar tan solo 0.1% de grafeno aumenta la cantidad de tensión que el compuesto de PVA puede manejar antes de fallar hasta en un 30%, informaron. También mejora significativamente la resistencia del material a la permeabilidad al agua.
En el segundo experimento, observaron aumentos significativos en la resistencia a la compresión al agregar grafeno de la ceniza al cemento Portland y al concreto. Un concreto más fuerte significa que se necesita menos concreto en estructuras y carreteras. Eso reduce el uso de energía y reduce los contaminantes de su fabricación.
La Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y el Departamento de Energía apoyaron la investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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