Uma imagem de microscópio eletrônico de transmissão mostra o espaçamento entre camadas de grafeno turboestrático produzido na Rice University por flash de negro de fumo de pneus de borracha descartados com um choque elétrico. Crédito:Tour Research Group / Rice University
Este pode ser o lugar onde a borracha realmente atinge a estrada.
Cientistas da Rice University otimizaram um processo para converter resíduos de pneus de borracha em grafeno que pode, por sua vez, ser usado para fortalecer concreto.
Os benefícios ambientais da adição de grafeno ao concreto são claros, químico James Tour disse.
“O concreto é o material mais produzido no mundo, e simplesmente fazê-lo produzir até 9% das emissões mundiais de dióxido de carbono, "Tour disse." Se pudermos usar menos concreto em nossas estradas, edifícios e pontes, podemos eliminar algumas das emissões logo no início. "
Resíduos de pneus reciclados já são usados como componente do cimento Portland, mas foi comprovado que o grafeno fortalece os materiais cimentícios, concreto entre eles, no nível molecular.
Enquanto a maioria dos 800 milhões de pneus descartados anualmente são queimados como combustível ou triturados para outras aplicações, 16% deles acabam em aterros.
"Recuperar até mesmo uma fração disso como grafeno evitará que milhões de pneus cheguem aos aterros sanitários, "Tour disse.
O processo 'flash' introduzido por Tour e seus colegas em 2020 foi usado para converter o desperdício de alimentos, plástico e outras fontes de carbono, expondo-os a uma descarga elétrica que remove tudo, exceto átomos de carbono da amostra.
Cientistas da Rice University otimizaram um processo para transformar borracha de pneus descartados em grafeno flash turboestrático. O grafeno é altamente solúvel, o que o torna ideal para materiais compostos, incluindo cimento em concreto mais ecológico. Crédito:Tour Research Group / Rice University
Esses átomos se reúnem em valioso grafeno turboestrático, que tem camadas desalinhadas que são mais solúveis do que o grafeno produzido por esfoliação de grafite. Isso facilita o uso em materiais compostos.
A borracha provou ser mais desafiadora do que comida ou plástico para se transformar em grafeno, mas o laboratório otimizou o processo usando resíduos de borracha pirolisada comercial de pneus. Depois que óleos úteis são extraídos de resíduos de pneus, este resíduo de carbono até agora tinha um valor próximo de zero, Tour disse.
O negro de fumo derivado de pneus ou uma mistura de pneus de borracha picados e negro de fumo comercial podem ser transformados em grafeno. Como o grafeno turboestrático é solúvel, pode ser facilmente adicionado ao cimento para fazer um concreto mais ecologicamente correto.
A pesquisa liderada por Tour e Rouzbeh Shahsavari da C-Crete Technologies é detalhada na revista Carbono .
O laboratório Rice mostrou negro de fumo derivado de pneu e encontrou cerca de 70% do material convertido em grafeno. Ao piscar pneus de borracha picados misturados com negro de fumo puro para adicionar condutividade, cerca de 47% convertidos em grafeno. Elementos além do carbono foram ventilados para outros usos.
Os pulsos elétricos duraram entre 300 milissegundos e 1 segundo. O laboratório calculou que a eletricidade usada no processo de conversão custaria cerca de US $ 100 por tonelada de carbono inicial.
Os pesquisadores misturaram pequenas quantidades de grafeno derivado de pneus - 0,1 peso / por cento (% em peso) para negro de fumo de pneu e 0,05% em peso para negro de fumo e pneus triturados - com cimento Portland e o usaram para produzir cilindros de concreto. Testado após a cura por sete dias, os cilindros apresentaram ganhos de 30% ou mais na resistência à compressão. Após 28 dias, 0,1% em peso de grafeno foi suficiente para dar a ambos os produtos um ganho de força de pelo menos 30%.
"Este aumento na resistência é em parte devido a um efeito de semeadura de grafeno 2D para melhor crescimento de produtos de hidrato de cimento, e em parte devido a um efeito de reforço em estágios posteriores, "Shahsavari disse.
