Grafen je stále spíše jako hezký sen o budoucnosti. Širšímu uplatnění tohoto pozoruhodného 2D materiálu z atomů uhlíku v dnešní době brání především to, že grafen stále ještě neumíme efektivně a především levně vyrobit ve velkých množstvích. Tým americké Rice University v Houstonu přišel s novou metodou výroby grafenu, která rozhodně stojí za pozornost. Je to jako kouzlo. Velmi rychlé kouzlo.

Nový proces je rychlý, jednoduchý a zároveň levný. Chemik James Tour a jeho kolegové promění velká množství prakticky jakéhokoliv zdroje uhlíku na cenné vločky grafenu. Podle výrobního postupu tomu tvůrci říkají výroba „bleskového grafenu“ (anglicky flash graphene). A tenhle grafen je možné udělat z hromady uhlí. Nebo z hromady zbytků jídla či zemědělského odpadu. Anebo, což je nanejvýš zajímavé, z kupy plastového odpadu a pneumatik. Zároveň to jde za zlomek ceny dosavadních postupů výroby grafenu ve velkém. Jejich výzkum v těchto dnech publikoval časopis Nature.

Tour a jeho kolegové uvádějí, že bleskový grafen vyrobí za 10 milisekund. Přesně na tuto dobu při výrobě bleskového grafenu zahřejí materiál obsahující podstatné množství uhlíku, na teplotu přibližně 2 730 °C. Jde o Jouleovo teplo, které vzniká ve vodiči průchodem elektrického proudu. Použitou surovinou by skutečně mohl být jakýkoliv materiál bohatý na uhlík. Podle tvůrců jsou mezi slibnými kandidáty zbytky jídla, plastový odpad, ropný koks, uhlí, odřezky dřeva nebo třeba biouhlí. Vzhledem k tomu, že v dnešní době stojí výrobit 1 tunu grafenu zhruba 67 až 200 tisíc dolarů, jsou vyhlídky nové metody levné výroby grafenu velmi dobré.

Bleskový grafen by mohl změnit mnoho věcí. Pokud by se například do cementu používaného k výrobě betonu přidávalo 0,1% bleskového grafenu, tak by to podle Toura snížilo dnes dost masivní dopad výroby cementu na životní prostředí o celou třetinu. Výroba cementu v současnosti představuje asi 8 procent lidmi vytvořených emisí oxidu uhličitého za rok. Když bychom beton vylepšili bleskovým grafenem, tak by pak stačilo na budovu daných vlastností méně betonu. Také by bylo snadnější a levnější beton vyrobit a převážet na místo určení.

Velkou výhodou výroby bleskového grafenu je, že přitom dochází k dlouhodobému ukládání uhlíku do betonu. Díky tomuto postupu by se na skládkách uvolňovalo méně oxidu uhličitého, metanu, a dalších plynů obsahujících uhlík. V celkovém součtu by výroba bleskového grafenu ve velkém měla mít pozitivní dopad na prostředí. Teď už jenom zbývá výzkum dotáhnout do podoby průmyslové výroby. V Tourově laboratoři chtějí do dvou let vyrábět kilogram bleskového grafenu denně.

Video: Rice lab makes pristine graphene in a flash

Video: Flash graphene

Literatura

Rice University 27. 1. 2020, Nature 577: 647–651.