В световен мащаб производството на фъстъци генерира над 10 милиона тона отпадъци годишно под формата на изхвърлени черупки. Сега обаче учени са разработили метод, чрез който тази биомаса може да бъде превърната в въглеродни материали, наподобяващи графен.
Графенът е материал на основата на въглерод, често наричан „чудодеен“ заради изключителните си свойства – той е изключително здрав, много лек и отличен проводник на топлина и електричество. Вече намира широко приложение и се очаква да играе ключова роля в бъдещото развитие на електрониката.
Проблемът е, че производството му в големи количества е трудно и скъпо. Затова алтернативни методи за създаване на графен биха могли значително да подобрят енергийните системи, съхранението на данни и други съвременни технологии.
Ново изследване, ръководено от екип от Университета на Нов Южен Уелс в Австралия, показва, че обикновените фъстъчени черупки имат потенциал да подпомогнат производството на графен – при това по-евтино и по-екологично в сравнение с някои традиционни методи.
Обикновено тези отпадъци или се изхвърлят, или се използват за приложения с ниска стойност, които не оползотворяват пълния им потенциал. Новият подход показва, че те могат да се превърнат във висококачествен графен с по-малък разход на енергия и без използване на химикали, което носи и допълнителни екологични ползи.
Ключова роля в процеса играе естественият полимер лигнин, богат на въглерод и съдържащ се в повечето растения. Той присъства и в черупките на фъстъците, но учените е трябвало да открият най-ефективния начин за обработката му.
Oбобщение на процеса на производство. De Cachinho Cordeiro et al., Chem. Eng. J. Adv., 2026)
Екипът изпробва различни методи за подготовка на суровината, преди да приложи т.нар. импулсно нагряване с електрически ток. При него материалът се нагрява за части от секундата до температури над 3000 градуса по Целзий. Този кратък, но изключително интензивен топлинен импулс пренарежда въглеродните атоми в структури, подобни на графен.
Оказва се обаче, че предварителната обработка на черупките е също толкова важна, колкото и самото нагряване. Най-добри резултати се постигат чрез поетапен процес – първо умерено нагряване, а след това кратък етап при по-висока температура.
Така се отстраняват примесите и черупките се превръщат във въгленоподобен материал, богат на въглерод и много по-добър проводник от първоначалната суровина. Това е от решаващо значение за получаването на графен с минимални дефекти и оптимални свойства.
Макар идеята за превръщане на фъстъчени черупки в графен да не е напълно нова, това изследване показва, че внимателният контрол върху изходния материал може значително да подобри качеството на крайния продукт.
Все пак технологията все още не е напълно готова за масово приложение. Полученият материал е с високо качество, но обикновено представлява няколко слоя графен, подредени по специфичен начин. Според учените ще са нужни още три до четири години, за да може методът да бъде приложен в индустриален мащаб.
Работата по усъвършенстването на процеса продължава. Междувременно изследователите планират да изпробват същия подход и с други органични отпадъци – като утайка от кафе или бананови кори.
Предвид огромните количества подобни материали, този метод предлага добър баланс между енергийна ефективност, качество на получения графен и икономическа целесъобразност – нещо, което може да се окаже ключово за бъдещето на устойчивите технологии.
Изследването е публикувано в научното списание Chemical Engineering Journal Advances.
Източник: Science Alert
