Ban bekas diubah menjadi graphene yang membuat beton lebih tahan lama

Sebuah gambar dari mikroskop elektron transmisi menunjukkan jarak antar lapisan dari graphene turbostratical yang dihasilkan di University of Rice oleh kilatan hitam asap dari ban karet yang dibuang dengan kejutan listrik. Kredit: Kelompok Penelitian Wisata / Universitas Padi

Proses flash yang dioptimalkan di laboratorium Rice University dapat mengurangi emisi karbon.

Ini bisa jadi saat karet benar-benar keluar di jalan.

Para ilmuwan di Universitas Rice telah mengoptimalkan proses untuk mengubah limbah ban karet menjadi grafik yang nantinya dapat digunakan untuk memperkuat beton.

Manfaat lingkungan dari menambahkan graphene ke beton jelas, kata ahli kimia James Tour.

“Beton adalah bahan yang paling banyak diproduksi di dunia dan hanya akan menghasilkan hingga 9% emisi karbon dioksida dunia,” kata Tour. “Jika kami dapat menggunakan lebih sedikit beton di jalan, gedung, dan jembatan kami, kami dapat menghilangkan sebagian emisi pada awalnya.”

Limbah ban daur ulang sudah digunakan sebagai komponen semen portland, tetapi graphene telah terbukti memperkuat material yang mengandung semen, di antaranya, pada tingkat molekuler.

Sementara sebagian besar dari 800 juta ban yang dibuang setiap tahun dibakar dengan bahan bakar atau dibuang untuk aplikasi lain, 16% berada di tempat pembuangan sampah.

“Memulihkan bahkan sebagian kecil dari ini sebagai graphene akan mencegah jutaan ban mencapai tempat pembuangan sampah,” kata Tour.

Mengubah ban menjadi graphene flash turbostatik

Para ilmuwan di University of Rice telah mengoptimalkan proses untuk mengubah karet ban bekas menjadi graphene turbostatik. Graphene sangat mudah larut, membuatnya ideal untuk material komposit, termasuk beton yang lebih ramah lingkungan. Kredit: Kelompok Penelitian Wisata / Universitas Padi

Proses “kilat” yang diperkenalkan oleh Tour dan rekan pada tahun 2020 telah digunakan untuk mengubah limbah makanan, plastik, dan sumber karbon lainnya dengan memaparkannya ke sengatan listrik yang menghilangkan semuanya kecuali sampel dari sampel, atom karbon.

Atom-atom ini bersatu dalam graphene turbostatik yang berharga, yang memiliki lapisan tidak sejajar yang lebih mudah larut daripada graphene yang dihasilkan oleh pengelupasan grafit. Ini membuatnya lebih mudah digunakan dalam material komposit.

Karet terbukti lebih sulit daripada makanan atau plastik untuk diubah menjadi graphene, tetapi lab mengoptimalkan proses tersebut dengan menggunakan limbah karet pirolisis komersial dari ban. Setelah mengekstraksi minyak yang berguna dari ban bekas, residu karbon ini sejauh ini memiliki nilai hampir nol, kata Tour.

Karbon hitam yang berasal dari ban atau campuran ban karet yang dihancurkan dan karbon hitam komersial dapat diubah menjadi graphene. Karena graphene turbostatik dapat larut, maka dapat dengan mudah ditambahkan ke semen untuk membuat beton lebih ramah lingkungan.

Penelitian yang dipimpin oleh Tour dan Rouzbeh Shahsavari dari C-Crete Technologies dirinci dalam jurnal tersebut Batu bara.

Lab Rice mengeluarkan karbon hitam yang berasal dari ban dan menemukan sekitar 70% bahan diubah menjadi graphene. Ketika ban karet hancur yang dicampur dengan karbon hitam normal diproduksi untuk menambah konduktivitas, sekitar 47% diubah menjadi graphene. Unsur-unsur selain karbon habis untuk penggunaan lain.

Denyut listrik berlangsung antara 300 milidetik dan 1 detik. Laboratorium menghitung listrik yang digunakan dalam proses konversi akan menelan biaya sekitar $ 100 per ton karbon awal.

Para peneliti menggabungkan sejumlah kecil graphene yang berasal dari ban (0,1 berat / persen (% berat) untuk karbon hitam dan 0,05% berat untuk karbon hitam dan ban hancur) dengan semen Portland dan mereka menggunakannya untuk memproduksi silinder beton. Diuji setelah pengeringan selama tujuh hari, silinder menunjukkan peningkatan kekuatan tekan sebesar 30% atau lebih. Setelah 28 hari, 0,1% berat graphene cukup untuk memberikan kedua produk peningkatan kekuatan setidaknya 30%.

“Peningkatan kekuatan ini sebagian disebabkan oleh efek penanaman grafena 2D untuk pertumbuhan produk hidrat semen yang lebih baik, dan sebagian karena efek penguatan pada tahap selanjutnya,” kata Shahsavari.

Referensi: “Flash graphene dari limbah karet” oleh Paul A. Advincula, Duy Xuan Luong, Weiyin Chen, Shivaranjan Raghuraman, Rouzbeh Shahsavari dan James M. Tour, 28 Maret 2021, Batu bara.
DOI: 10.1016 / j.carbon.2021.03.020

Paul Advincula, seorang mahasiswa pascasarjana beras, adalah penulis utama pekerjaan tersebut. Rekan penulis adalah peneliti postdoctoral Rice Duy Luong dan mahasiswa pascasarjana Weiyin Chen dan Shivaranjan Raghuraman dari Kreta. Tour adalah ketua kimia TT dan WF Chao, serta profesor ilmu komputer dan ilmu material dan nanoengineering di Rice.

Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara dan Laboratorium Teknologi Energi Nasional Departemen Energi mendukung penelitian tersebut.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.