Convertire l’asfaltene in grafene

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I ricercatori della Rice stanno perseguendo la "valorizzazione sostenibile" dell'asfaltene trasformandolo in grafene utile per i materiali compositi. (Illustrazione: M.A.S.R. Saadi, Rice University)

Un gruppo di ricercatori della Rice University sta studiando come convertire l’asfaltene – un sottoprodotto della produzione di petrolio greggio, ricco di carbonio – in grafene

Gli scienziati utilizzano l’esclusivo processo di riscaldamento “flash Joule”(ideato nel 2020 dall’università) per convertire istantaneamente gli asfalteni in grafene turbostratico (debolmente allineato) e mescolarlo con materiali compositi per applicazioni termiche, anti-corrosione e di stampa 3D.

Il processo recupera un materiale che altrimenti verrebbe bruciato per il riuso come combustibile o scartato in bacini di decantazione e discariche.

L’utilizzo di almeno una parte delle riserve mondiali di oltre 1 trilione (mille miliardi) di barili di asfaltene come materia prima per produrre grafene avrebbe un impatto positivo anche sull’ambiente.

Gli asfalteni sono composti per il 70%-80% da carbonio.

Il laboratorio della Rice University lo combina con circa il 20 % di nerofumo per aggiungere conduttività, trasformandolo in grafene in meno di un secondo.

Altri elementi nella materia prima, come idrogeno, azoto, ossigeno e zolfo, vengono espulsi come gas.

«Cerchiamo di mantenere il contenuto di nerofumo il più basso possibile, perché vogliamo massimizzare l’utilizzo di asfaltene» spiega il ricercatore Muhammad Rahman.

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Muhammad Rahman, a sinistra, e M.A.S.R. Saadi. (foto di Jeff Fitlow)

Aggiunge il co-autore M.A.S.R. Saadi: «Ci sono miliardi di barili di asfaltene, quindi abbiamo iniziato a lavorare a questo progetto principalmente per vedere se potevamo produrre fibra di carbonio. Successivamente abbiamo cominciato a pensare che forse avremmo dovuto provare a produrre grafene con il riscaldamento flash Joule».

Dopo aver verificato il funzionamento del processo con il riscaldamento flash Joule, i ricercatori hanno iniziato a creare cose con il grafene ottenuto.

Saadi ha mescolato il grafene in compositi e poi in inchiostri polimerici destinati alle stampanti 3D: «Abbiamo ottimizzato la reologia dell’inchiostro per dimostrare che è stampabile» afferma, osservando che gli inchiostri non contengono più del 10 % di grafene mescolato e aggiungendo che presto faranno dei test meccanici sugli oggetti stampati.