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Nov 18, 2023

Toutes sortes de déchets sont transformés en graphène précieux qui peut réduire d'un tiers l'impact environnemental du béton

Imaginez si vous pouviez transformer un matériau qui coûte 100 dollars la tonne en un autre qui coûte des milliers de dollars la livre : c'est le genre d'histoire attachée à la fable de la pierre philosophale. Au riz

Imaginez si vous pouviez transformer un matériau qui coûte 100 dollars la tonne en un autre qui coûte des milliers de dollars la livre : c'est le genre d'histoire attachée à la fable de la pierre philosophale.

À l’Université Rice, un groupe de scientifiques a commencé à transformer le charbon, une source d’énergie de peu de valeur, en graphène, une matière première ayant des dizaines d’applications en électronique. Ensuite, les scientifiques ont réalisé qu’ils pouvaient utiliser n’importe quelle source de carbone, notamment des cafards morts, du marc de café et des biscuits d’éclaireuses pour leurs expériences.

Le graphène provient d'un minéral appelé graphite, un allotype de carbone et l'une des deux seules formes de carbone naturel. Il possède des propriétés semblables à celles du métal et est précieux pour être utilisé comme conducteur dans l’aérospatiale, la médecine et l’électronique.

La demande mondiale pour ce matériau devrait dépasser le milliard de dollars, à un prix moyen de 67 000 dollars la tonne.

Grâce à une technique qu'ils ont créée appelée « flash graphène », les scientifiques ont pu créer des flocons de graphène de grande valeur à partir d'une variété de matières premières en les connectant à une paire de condensateurs et d'électrodes qui délivraient un choc de 3 000° Kelvin.

Selon le directeur de l'expérience, le Dr James Tour, professeur de matériaux et de nanotechnologie à l'Université Rice, cela fait passer un courant à travers les déchets ou le charbon avec suffisamment d'énergie pour briser toutes les liaisons carbone-carbone de la substance, avant qu'ils ne se réorganisent en graphène.

"Vous pouvez poser votre doigt directement sur le conteneur quelques secondes après", a déclaré Tour. "Et gardez à l'esprit qu'il fait presque trois fois plus chaud que les fours de dépôt chimique en phase vapeur que nous utilisions auparavant pour fabriquer du graphène, mais dans le processus flash, la chaleur est concentrée dans le matériau carboné et aucune dans un réacteur environnant."

Selon Tour, cela présente des avantages uniques et permet à l’équipe de créer du graphène flash en masse.

"Tout l'énergie excédentaire apparaît sous forme de lumière, dans un flash très lumineux, et comme il n'y a pas de solvants, c'est un processus extrêmement propre", a-t-il déclaré.

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L’exploitation minière du graphite s’accompagne de tous les malheurs environnementaux de tout autre type d’exploitation minière, et l’équipe identifie deux façons dont le graphène flash en vrac, tout en rendant une variété de produits beaucoup moins chers, pourrait réellement améliorer l’empreinte environnementale de la fabrication.

Le premier est présenté dans l'article Tour et al. publié dans Nature sur leurs travaux – selon lequel l’ajout de seulement 0,1 % de graphène au béton pourrait réduire son empreinte environnementale d’un tiers.

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« Essentiellement, nous piégeons les gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone et le méthane que les déchets alimentaires auraient émis dans les décharges », a déclaré Tour à la presse universitaire. « Nous convertissons ces carbones en graphène et ajoutons ce graphène au béton, réduisant ainsi la quantité de dioxyde de carbone générée lors de la fabrication du béton. C'est un scénario environnemental gagnant-gagnant utilisant le graphène.

Deuxièmement, comme il l'explique dans la vidéo ci-dessous, les mines de charbon existantes et les entreprises qui exploitent du charbon pourraient vendre leurs produits à la production flash de graphène plutôt qu'aux centrales électriques au charbon. Cela éliminerait toutes les émissions de CO2 qui proviendraient normalement de la combustion du charbon et permettrait probablement de sauver des milliers d’emplois pour les sociétés charbonnières.

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