Pretvaranje ugljene prašine u grafit mikrovalnom pećnicom

Znanstvenici Sveučilišta u Wyomingu demonstrirali su pretvaranje ugljene prašine u nano-grafit. Otkriće je još jedan korak naprijed u nastojanju da se pronađu alternativne primjene ugljena iz sliva rijeke Powder u Wyomingu, u vrijeme kada potražnja za ugljenom za proizvodnju električne energije opada zbog zabrinutosti u vezi klimatskih promjena.

U radu objavljenom u časopisu Nano-Structures & Nano-Objects, istraživači UW-a izvještavaju da su stvorili okruženje u mikrovalnoj pećnici za uspješno pretvaranje sirovog ugljena u prahu u nano-grafit, koji se koristi u sredstvima za podmazivanje, kao i u predmetima poput aparata za gašenje požara i litij-ionskih baterija. "Ova metoda u jednom koraku s mikrovalnom obradom uz pomoć metala donosi novi pristup koji bi mogao predstavljati jednostavnu i relativno jeftinu tehnologiju pretvorbe ugljena u visoko vrijedne materijale s ekološkim i ekonomskim prednostima", navodi istraživački tim, predvođen izv. Profesorom TeYu Chienom, iz Odjela za fiziku i astronomiju UW-a.

Iako su prethodna istraživanja pokazala da se mikrovalne pećnice mogu koristiti za smanjenje sadržaja vlage u ugljenu i uklanjanje sumpora i drugih minerala, većina takvih metoda zahtijeva specifičnu kemijsku obradu ugljena. U svom eksperimentu, istraživači UW-a jednostavno su mljeli sirovi ugljen iz sliva rijeke Powder u prah. Taj je prah zatim stavljen na bakrenu foliju i zatvoren u staklene posude uz dodavanje plinske smjese argona i vodika, a potom stavljen u konvencionalnu mikrovalnu pećnicu. Konvencionalna mikrovalna pećnica odabrana je zbog praktičnosti i zato što je pružala željenu razinu zračenja.

Rezanjem bakrene folije u oblik vilice, iskre su inducirane mikrovalnim zračenjem, generirajući izuzetno visoku temperaturu od više od 982°C u nekoliko sekundi, potrebnu za pretvaranje praha ugljena u polikristalni grafit, a bakrena folija i plinoviti vodik također su pridonijeli procesu.

Iako je eksperiment obuhvaćao trajanja djelovanja mikrovalova od 3 do 45 minuta, utvrđeno je da je optimalno trajanje 15 minuta, a istraživači kažu da bi se nova metoda pretvorbe ugljena mogla poboljšati i izvoditi u većem opsegu kako bi se dobila veća kvaliteta i količina nano-grafitnih materijala.

"Ograničene rezerve grafita i briga za okoliš zbog postupaka ekstrakcije grafita čine ovu metodu pretvaranja ugljena velikim alternativnim izvorom proizvodnje grafita", navode znanstvenici.

Regija sliva rijeke Powder u Wyomingu isporučuje više od 40 posto ugljena u SAD-u. Kako bi se pronašao način kako iskoristiti velike zalihe ugljena u toj regiji bez da ga se koristi za fosilno gorivo, znanstvenici nastoje pronaći primjene koje neće imati negativni utjecaj po okoliš, a ovaj projekt bi mogao pomoći Wyomingu u održavanju rudarske industrije.