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라이스 대학교(Rice University) 연구팀이 플라스틱을 그래핀으로 재활용하기 위해 플래시 그래핀을 향상시키는 방법을 수정했음. 이는 지구의 환경 문제를 더 심각하게 유방하는 폐플라스틱을 효율적으로 활용하는 새로운 전략을 제시한 것임. 간단히 말해, 원래 공정에서와 같이 직류로 탄소원의 온도를 높이는 대신, 연구팀은 먼저 플라스틱 폐기물을 약 8 초의 고강도 교류에 노출시킨 다음 DC 충격을 가하였음. 이 제품은 전자, 복합재, 콘크리트 및 기타 재료를 향상시키는 데 사용할 수 있는 가치 있고 가용성이 높은 고품질 그래핀과는 다른 응용 분야에서 사용하는 탄소 올리고머임. 연구팀은 산업 규모에서 ACDC(교류로 온도를 높인 다음 직류로 충격을 가하는) 공정이 플라스틱 폐기물에서 톤당 약 $ 125의 전기 비용으로 그래핀을 생산할 수 있다고 추정했음.

연구팀은 원래 논문에서 단순히 플라스틱이 그래핀으로 변환될 수 있다는 것을 보여 주었지만 그래핀의 품질은 원했던 만큼 좋지는 않았음. 그러나 후속 연구를 통해 다른 일련의 전기 펄스를 사용함에 따라 품질에 큰 차이를 확인할 수 있었음.

연구팀은 세계 플라스틱 재활용 기술의 대부분이 비효율적이며 생산된 플라스틱의 약 9 %만이 재활용된다는 점에 주목했음. 가장 악명 높은 곳은 태평양에 형성된 텍사스 크기의 플라스틱 쓰레기 섬임. 우리는 이것을 처리해야함. 그리고 또 다른 문제가 있음. 이산화탄소를 산소로 바꾸는 바다의 미생물은 플라스틱 분해 산물에 의해 방해를 받고 있으며 그 과정을 역전시켜 산소를 가져와 이산화탄소로 전환하고 있음. 그것은 인간에게 정말 나쁜 일임. 급속 가열 변환은 에너지와 물이 필요한 분류 및 청소를 포함하여 플라스틱 재활용과 관련된 많은 비용을 제거함. 톤당 2,000 달러에 판매되는 펠릿으로 플라스틱을 재활용하는 대신 훨씬 더 높은 가치를 지닌 그래핀으로 업사이클링 할 수 있음. 이는 경제적 인센티브뿐만 아니라 환경적 인센티브도 있음을 의미함. 연구팀은 압도적인 양의 플라스틱 공급 원료에도 불구하고 너무 많은 그래핀을 갖는 것은 문제가 되지 않을 것이라고 주장함. 이는 탄소로 무엇을 하든 석유나 가스 또는 석탄을 채취하여 사용하면 이산화탄소 순환으로 끝이 남. 그러나, 그래핀의 좋은 점은 많은 조건에서 생물학적 분해가 매우 느리기 때문에 대부분의 경우 수백 년 동안 탄소 순환에 다시 들어가지 않아 이산화탄소 발생을 야기하지 않는다는 것임.

또한, 연구팀은 다른 재료, 특히 음식물 쓰레기에 대한 플래시 그래핀 공정을 개발하기 위해 노력하고 있음. 음식물 쓰레기를 가능한 한 적은 이산화탄소를 방출하면서 고품질 그래핀으로 변환하기 위해 좋은 펄스 시퀀스를 생성하기 위해 노력하고 있음.

본 연구 성과는 ‘ACS Nano’ (“Flash Graphene from Plastic Waste”) 지에 게재됨