总部位于多伦多的Universal Matter已经发现了一种从废物中廉价制造大量石墨烯的方法,并渴望将这一创新产品出售给水泥和混凝土公司。
石墨烯的好处之一是可以增强沥青、混凝土和塑料的性能,特别是因为它能够增强这些材料的性能。但量产一直是昂贵的,耗费时间和精力的。
Universal Matter首席执行官约翰范莱文(John Van Leeuwen)解释了这些障碍以及他是如何绕过这些障碍的。
传统上,其他公司通过使用石墨来制造石墨烯,石墨是粘在一起的几千层石墨烯。他们把石墨上的石墨烯层层剥离。不仅昂贵,而且通常买不到高质量的材料。
Van Leeuwen说,相比之下,他可以从其他来源制造产品,即从废物中提取碳,包括塑料垃圾、有机物和轮胎。而且他可以更容易地做到这一点,而潜在的环境危害更校他把碳原料放在两个电极之间,用电击爆它,这会立即将材料加热到非常高的温度,并打破所有的化学键,使碳部分重新生成石墨烯。
“这种方法的美妙之处在于,你可以处理含有大量碳的废物,这些废物可以廉价地转化为石墨烯,”Van Leeuwen说,“没有化学物质,所以它更清洁;它不耗能,而且过程更快。”
他正在努力将这项突破性的技术商业化,这项技术是由德克萨斯州休斯敦的莱斯大学开发的。事实证明,他的批量工艺不仅是一种可行的方法,可以制造大量这种材料,而且比替代材料更便宜,突显出更强的加固能力。早期的研究表明,在水泥或混凝土中加入0.05%的石墨烯可以使混凝土的抗压强度提高35%。
石墨烯是一种二维材料,这意味着它是一层单层碳,所有的碳原子都连接在一起。这种结构赋予了它力量,Van Leeuwen说,他的目标是将它以这种属性出售给沥青和混凝土制造商。这就是他看到的最大的商机,因为他们的产品得到了广泛的使用。
他着眼于混凝土、水泥和沥青以外的市场:聚氨酯泡沫,用于床垫和汽车座椅等产品。根据早期的研究,在汽车座椅的泡沫中添加0.25%的石墨烯可以使汽车座椅的重量减轻15%,并提高热压强度。
清洁技术和创新领域的顾问马丁弗罗夫(Martin Vroegh)表示:“根据莱斯大学的研究,Universal Matter的产品可以制造出前所未有的高质量石墨烯。”Vroegh在水泥行业拥有23年的经验,最近担任圣玛丽水泥公司的环境事务总监,他正在协调Van Leeuwen的测试,并帮助他向水泥和混凝土行业营销技术。
Vroegh看到了经济效益和环境效益,他说:“混凝土是仅次于水的消耗最多的物质,而且它的制造是能源密集型的,制造水泥的成本中约有40%是能源。”
考虑到生产量,混凝土的使用量是所有其他建筑材料的两倍多,性能的微小改善带来了巨大的好处。Vroegh说:“水泥排放了全球5%的温室气体,因此,如果你能在减少混凝土使用量的同时提高其性能,你就会从这个全球最大的温室气体排放者中夺走很大一大块。”
他证明,像Universal Matter这样的技术从商业角度来看也是有意义的。一座水泥厂的建设成本高达数亿美元,可能需要十年的时间才能获得许可。
Van Leeuwen正在努力进一步扩大规模,以生产更大数量的产品。他的公司正在进行材料测试,并与工程师合作制造设备。而剩下的很大一块需要微调的是以正确的形式获得碳。
有许多不同的原料:煤、塑料、有机物等,每种原料都有他必须了解的独特形式,才能将其转化为可以闪光或带电的固体颗粒。例如,塑料含有必须去除的碳以外的化学元素。
Van Leeuwen称,他的合作伙伴包括水泥和混凝土公司,还有一家正在测试该产品的汽车公司。