Công nghệ do các nhà khoa học ĐH Rice phát triển, hiện nay tạm thời trong điều kiện phòng thí nghiệm, giúp tạo ra các lớp carbon phẳng, có độ dày bằng một nguyên tử, từ bất kỳ vật liệu nào có chứa carbon. Đó có thể là gỗ, rác thải nhựa hoặc thức ăn thừa. Một lượng nhỏ vật liệu graphen như vậy trộn vào bê tông có thể làm tăng tính vững chắc của bê tông lên rất nhiều lần.
Công nghệ nói trên của các nhà khoa học ĐH Rice mở ra cơ hội giảm thiểu rác thải ra môi trường, đồng thời hạn chế phát thải khí nóng, chẳng hạn như trong sản xuất xi măng. Công nghệ này (gọi là công nghệ flash graphen) còn tái tạo bất kỳ thứ gì chứa carbon thành vật liệu graphen quý giá.
Như vậy, công nghệ flash graphen cho phép tái tạo hàng tấn rác thải thành graphen với chi phí thấp hơn nhiều so với chi phí sản xuất graphen hiện nay. “Đó là một thứ gì đó rất quan trọng” – Nhà hóa học James Tour ở ĐH Rice khẳng định. Thế giới vứt bỏ 30 - 40% thực phẩm hỏng ra bãi rác.
Chúng ta có vấn đề lớn về rác thải nhựa. Nhưng hóa ra, mỗi vật liệu dựa trên carbon, chẳng hạn lốp ô tô đã qua sử dụng hay thức ăn thừa. đều có thể biến đổi thành graphen quý giá” – ông Tour nói thêm.
Theo tạp chí Nature, graphen hình thành trong lò phản ứng đặc biệt, trong kết quả đốt vật liệu chứa carbon đến khoảng 3.000 độ K. Trong quá trình phóng điện giữa 2 điện cực dưới hiệu điện thế 200V, trong thời gian 10 mili giây, xảy ra hiện tượng bứt phá tất cả các mối liên kết hóa học và giải phóng các nguyên tố (trừ carbon) dưới dạng khí.
Chỉ còn carbon ở lại, tạo nên cấu trúc graphen. Trong bối cảnh giá thành sản xuất graphen hiện nay khá cao (67.000 – 200.000 USD/tấn), sản xuất theo kiểu này, trên quy mô phù hợp, có thể mang lại lợi nhuận lớn. Điều quan trọng nữa, các lớp graphen có cấu trúc rất dễ tách rời.
Phương pháp của các nhà khoa học ĐH Rice mang đến nhiều lợi ích trong nhiều lĩnh vực. Trước hết, nó cho phép nhận được graphen với chi phí thấp hơn. Thứ hai, nó hạn chế lượng rác (thường rất khó phân hủy) thải ra môi trường. Thứ ba, một lượng nhỏ graphen bổ sung có thể cải thiện tính chất của nhiều vật liệu.
Các nhà khoa học ở ĐH Rice dự định trong 2 năm tới mở rộng sản xuất graphen lên mức 1 kg/ngày. Đây sẽ là bước khởi đầu tốt đẹp để ứng dụng phương pháp mới trên quy mô lớn.
