Il grafene è un materiale costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio che è stato isolato e studiato nel 2004 da Andre Geim e Konstantin Novoselov, premi Nobel per la Fisica nel 2010 grazie a questa molecola.
Il grafene è dotato di un’ottima versatilità, resistenza al calore e capacità di condurre elettricità; è trasparente, impermeabile, resistente alla temperatura e alle variazioni del pH, il tutto presentando una resistenza meccanica fino a 200 volte maggiore dell’acciaio. Le possibili applicazioni spaziano quindi dal mondo dei dispositivi elettronici a quello dell’edilizia, come agente rinforzante del cemento o a quello dei polimeri conduttivi.
A oggi le comuni tecniche di esfoliazione meccanica e liquida, che producono grafene a partire dalla grafite si sono rivelate poco efficaci e molto dispendiose in termini di risorse ed energia. Da ciò deriva un costo esagerato (che spazia da decine a centinaia di migliaia di dollari a tonnellata) che ne ha limitato l’utilizzo fino ad oggi, se non per applicazioni che richiedono materiali ad elevate prestazioni.
Un team di ricercatori della Rice University e della C-Crete Technologies ha illustrato nello studio “Gram-scale bottom-up flash graphene synthesis”, pubblicato sulla rivista Nature, una nuova tecnica di sintesi del Grafene rapido, economico e a basso impatto ambientale.
Il processo, denominato “flash Graphene” e oggi sviluppato solo su scala laboratorio, sfrutta un arco elettrico per riscaldare (effetto Joule) qualsiasi materiale contenente carbonio fino a circa 3.000 Kelvin (2.730 ° C), così trasformandolo in scaglie di grafene in appena 10 millisecondi e convertendo gli elementi non carboniosi presenti nel rifiuto in gas utili.
Il primo aspetto che potrebbe rivoluzionare il mondo dell’economia circolare se industrializzato, è il fatto che qualsiasi rifiuto, come gli scarti agroalimentari o rifiuti plastici, possano rappresentare una fonte di carbonio utile per questo fine. Il secondo è rappresentato dal fatto che la struttura del grafene così ottenuto si presta molto facilmente alla lavorazione in materiali compositi con un conseguente notevole innalzamento delle proprietà. Ad esempio, l’aggiunta di piccole frazioni percentuali di Flash Graphene al cemento ne incrementa significativamente la resistenza meccanica, così andando a ridurre l’impatto ambientale del settore edile, vista la ridotta quantità di calcestruzzo necessaria. Il tutto permetterebbe da un lato di trovare nuove soluzioni per il recupero degli scarti e dall’altro di ottenere grafene a prezzi estremamente più competitivi, che ne consentirebbe un impiego più diffuso in diversi campi.
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