Арахисовые отходы могут стать сырьём для производства графена
В этом контексте исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии сделали значительный шаг вперёд, разработав инновационный способ получения графена из отходов арахисовой скорлупы. Их результаты были опубликованы в авторитетном издании Chemical Engineering Journal Advances, что подчёркивает важность и актуальность данного открытия.
Графен представляет собой однослойную структуру, состоящую из атомов углерода, расположенных в виде гексагональной решётки. Этот материал обладает уникальными свойствами — высокой механической прочностью, отличной теплопроводностью и превосходной электропроводностью. Благодаря этим характеристикам графен находит широкое применение в различных областях, включая электронику, производство аккумуляторов, солнечных панелей, сенсоров и гибких электронных устройств. Тем не менее, традиционные методы синтеза графена часто требуют значительных затрат энергии и финансовых ресурсов, что ограничивает их масштабное применение.Использование агроотходов, таких как арахисовая скорлупа, для получения графена открывает новые перспективы в области устойчивого развития и циркулярной экономики. Этот подход не только снижает себестоимость производства, но и способствует уменьшению количества биологических отходов, которые обычно оказываются на свалках или сжигаются, нанося вред окружающей среде. Кроме того, переработка природных материалов в высокотехнологичные компоненты стимулирует развитие «зелёных» технологий и может стать ключевым элементом в создании экологически безопасных производственных цепочек.Таким образом, инновационная методика, предложенная учёными UNSW, не только расширяет возможности промышленного производства графена, но и способствует более рациональному использованию природных ресурсов. В будущем подобные технологии могут сыграть важную роль в формировании устойчивого технологического прогресса, обеспечивая баланс между экономической эффективностью и экологической ответственностью.В современном мире поиск эффективных и экологичных источников сырья для производства материалов становится всё более актуальным. В этом контексте команда учёных под руководством профессора Гуана Йео сделала значительный шаг вперёд, предложив использовать скорлупу арахиса — распространённый сельскохозяйственный отход, который образуется в огромных количествах и зачастую остаётся невостребованным. Ежегодно в мире производится около 55 миллионов тонн арахиса, и большая часть его оболочек либо утилизируется неэффективно, либо просто выбрасывается, что создаёт дополнительные экологические проблемы и упускает потенциал вторичного использования.Основой разработанной технологии стал лигнин — природный полимер, который содержится в клеточных стенках растений и отличается высоким содержанием углерода. Лигнин играет ключевую роль в структуре растительных тканей, придавая им прочность и устойчивость. Благодаря высокой концентрации этого вещества в скорлупе арахиса, исследователи увидели в ней перспективный источник углеродного прекурсора для дальнейших промышленных применений. Технология включает двухступенчатый процесс, который позволяет эффективно извлекать и преобразовывать лигнин, обеспечивая высокую производительность и качество конечного продукта.Таким образом, использование арахисовой скорлупы не только способствует решению проблемы утилизации сельскохозяйственных отходов, но и открывает новые возможности для создания экологически чистых материалов на основе биополимеров. Внедрение подобных инноваций может значительно сократить нагрузку на окружающую среду и стимулировать развитие устойчивой экономики, основанной на возобновляемых ресурсах.Современный метод получения графена из скорлупы орехов представляет собой инновационный и экологически чистый процесс, который значительно отличается от традиционных подходов. В основе технологии лежит двухэтапный процесс, обеспечивающий высокую эффективность и минимальное воздействие на окружающую среду.Первым этапом является предварительный нагрев измельчённой скорлупы до температуры около 500°C в течение пяти минут. Этот шаг необходим для удаления различных примесей и превращения исходного материала в углеродсодержащий остаток, известный как char. Такой предварительный нагрев способствует улучшению качества последующего преобразования и снижает количество нежелательных включений.На втором этапе применяется импульсный джоулев нагрев (flash joule heating) — кратковременный, но интенсивный электрический разряд, мгновенно повышающий температуру материала до примерно 3000°C всего за доли секунды. В этих экстремальных условиях атомы углерода в char перестраиваются, формируя однослойную структуру графена с уникальными физическими и химическими свойствами. Этот метод позволяет получить высококачественный графен без использования дорогостоящих и токсичных химических реагентов.Отличительной особенностью данного процесса является отказ от применения технического углерода (carbon black), который традиционно получают из ископаемого топлива и используют на промежуточных стадиях. Благодаря этому технология становится более устойчивой и экологичной. Кроме того, весь процесс занимает около 10 минут, что значительно сокращает время производства по сравнению с классическими методами.Таким образом, описанный метод представляет собой перспективное направление в области производства графена, сочетая в себе быстроту, экологическую безопасность и высокое качество конечного продукта. В будущем подобные технологии могут найти широкое применение в электронике, энергетике и других высокотехнологичных отраслях.Современные исследования в области производства графена показывают значительный прогресс в снижении затрат на электроэнергию, что является ключевым фактором для коммерческого успеха материала. По оценкам специалистов, производство одного килограмма графена обходится примерно в 1,3 доллара США только с учётом энергозатрат, что делает технологию весьма экономически привлекательной. Качество конечного продукта напрямую зависит от тщательной подготовки исходного сырья. Удаление примесей и создание углеродной основы с минимальным количеством дефектов позволяют получать высококачественные однослойные графеновые структуры, обладающие отличной электрической проводимостью и прочностью. Это особенно важно для применения графена в электронике и других высокотехнологичных областях.На данный момент производство графена осуществляется преимущественно в лабораторных масштабах, что ограничивает объёмы выпуска. Тем не менее, учёные уверены, что с дальнейшей оптимизацией технологического процесса возможно масштабирование производства, что откроет путь к коммерциализации в ближайшие три–четыре года. Такой прорыв позволит значительно расширить применение графена в различных индустриях, включая энергетику, электронику и материалы будущего. В итоге, развитие этой технологии может стать важным шагом к созданию новых, более эффективных и доступных материалов.В современном мире растет интерес к поиску экологически чистых и возобновляемых источников сырья для различных отраслей промышленности. Одним из перспективных направлений является использование органических отходов, которые ранее считались бесполезными и часто становились причиной загрязнения окружающей среды. Помимо арахисовой скорлупы, в качестве перспективного сырья активно изучаются и другие виды растительных остатков с высоким содержанием лигнина — таких как кофейная гуща, банановая кожура и разнообразные растительные отходы. Лигнин, являясь сложным полимером, обладает уникальными свойствами, которые делают его ценным компонентом для производства биоматериалов, биоэнергии и биохимикатов. Использование этих отходов не только способствует снижению экологической нагрузки, но и открывает новые возможности для создания устойчивых производственных циклов. Таким образом, переработка органических остатков с высоким содержанием лигнина становится важным шагом на пути к развитию зеленой экономики и рациональному использованию природных ресурсов.Источник и фото - nia.eco
