นักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยไรซ์ได้เพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการในการเปลี่ยนของเสียจากยางรถยนต์เป็นกราฟีนที่สามารถนำมาใช้เพื่อเสริมสร้างคอนกรีตได้

James Tour นักเคมีกล่าวว่าประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมของการเพิ่มกราฟีนลงในคอนกรีตนั้นชัดเจน

"คอนกรีตเป็นวัสดุที่มีการผลิตมากที่สุดในโลกและเพียงแค่ทำให้มันเกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากถึง 9% ของโลก" Tour กล่าว "ถ้าเราสามารถใช้คอนกรีตน้อยลงในถนนอาคารและสะพานของเราเราสามารถกำจัดการปล่อยมลพิษบางส่วนได้ตั้งแต่เริ่มต้น"

ขยะจากยางรถยนต์ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ถูกใช้เป็นส่วนประกอบของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์แล้ว แต่กราฟีนได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถเสริมสร้างวัสดุที่เป็นซีเมนต์ซึ่งเป็นคอนกรีตในระดับโมเลกุล

ในขณะที่ยางส่วนใหญ่ 800 ล้านเส้นที่ถูกทิ้งต่อปีจะถูกเผาเพื่อเป็นเชื้อเพลิงหรือบดเพื่อการใช้งานอื่น ๆ แต่ 16% ของยางเหล่านี้ถูกทิ้งไว้ในหลุมฝังกลบ

Tour กล่าว

กระบวนการ "แฟลช" ที่นำเสนอโดย Tour และเพื่อนร่วมงานในปี 2020 ได้ถูกนำมาใช้เพื่อแปลงเศษอาหารพลาสติกและแหล่งคาร์บอนอื่น ๆ โดยทำให้พวกมันกลายเป็นกระแสไฟฟ้าที่ทำให้ทุกอย่างหมดไปยกเว้นอะตอมของคาร์บอนออกจากตัวอย่าง

อะตอมเหล่านี้รวมตัวกันใหม่เป็นแกรฟีน turbostratic ที่มีค่าซึ่งมีชั้นที่ไม่อยู่ในแนวเดียวกันซึ่งละลายน้ำได้มากกว่ากราฟีนที่เกิดจากการขัดผิวจากกราไฟท์ ทำให้ง่ายต่อการใช้วัสดุคอมโพสิต

ยางได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความท้าทายมากกว่าอาหารหรือพลาสติกในการเปลี่ยนเป็นกราฟีน แต่ห้องปฏิบัติการได้ปรับกระบวนการให้เหมาะสมโดยใช้เศษยางไพโรไลซ์เชิงพาณิชย์จากยางรถยนต์ หลังจากที่น้ำมันที่มีประโยชน์ถูกสกัดออกจากยางที่เหลือใช้แล้วเศษคาร์บอนนี้ก็มีค่าใกล้ศูนย์แล้ว Tour กล่าว

คาร์บอนแบล็กที่ได้จากยางรถยนต์หรือการผสมผสานของยางยางหั่นและคาร์บอนแบล็กเชิงพาณิชย์สามารถกระพริบเป็นกราฟีนได้ เนื่องจากแกรฟีน turbostratic สามารถละลายได้จึงสามารถเติมลงในปูนซีเมนต์เพื่อสร้างคอนกรีตที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมได้ง่ายขึ้น

การวิจัยที่นำโดยทัวร์และ Rouzbeh Shahsavari C-ครีตเทคโนโลยีเป็นรายละเอียดในวารสารคาร์บอน

ห้องปฏิบัติการของข้าวฉายภาพคาร์บอนแบล็กที่ได้จากยางรถยนต์และพบว่าประมาณ 70% ของวัสดุที่เปลี่ยนเป็นกราฟีน เมื่อกระพริบยางฉีกผสมกับคาร์บอนสีดำธรรมดาเพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าประมาณ 47% จะเปลี่ยนเป็นกราฟีน องค์ประกอบอื่น ๆ นอกเหนือจากคาร์บอนถูกระบายออกไปเพื่อการใช้งานอื่น ๆ

พัลส์ไฟฟ้ากินเวลาระหว่าง 300 มิลลิวินาทีถึง 1 วินาที ห้องปฏิบัติการคำนวณพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในกระบวนการแปลงจะมีค่าใช้จ่ายประมาณ $ 100 ต่อตันของคาร์บอนเริ่มต้น

นักวิจัยได้ผสมกราฟีนที่ได้จากยางในปริมาณนาที - 0.1 น้ำหนัก / เปอร์เซ็นต์ (wt%) สำหรับยางคาร์บอนแบล็กและ 0.05 wt% สำหรับคาร์บอนแบล็กและยางที่หั่นย่อยด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์และใช้ในการผลิตกระบอกสูบคอนกรีต ผ่านการทดสอบหลังจากการบ่มเป็นเวลา 7 วันกระบอกสูบมีกำลังอัดเพิ่มขึ้น 30% หรือมากกว่า หลังจากผ่านไป 28 วันพบว่ามีปริมาณกราฟีน 0.1 wt% เพื่อให้ทั้งสองผลิตภัณฑ์มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 30%

"ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นนี้ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการเพาะเมล็ดของกราฟีน 2 มิติเพื่อการเจริญเติบโตที่ดีขึ้นของผลิตภัณฑ์ซีเมนต์ไฮเดรตและส่วนหนึ่งเป็นผลจากการเสริมแรงในระยะต่อมา" Shahsavari กล่าว