Graphen aus Plastik und Biomüll produzierbar
Schwedische Wissenschaftler schaffen eine neue Alternative zum umweltzerstörerischen Bergbau
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Richard Olsson mit Naturgraphit und Kohlenstofffasern im Labor (Foto: kth.se) |
Stockholm (pte004/06.03.2025/06:15)
Forscher der Königlichen Technischen Universität Stockholm haben das aus bergmännisch gewonnenem Graphit hergestellte Graphenoxid im Labor aus kommerziellen Kohlenstofffasern produziert. Damit könnte der Graphitbergbau seine Bedeutung verlieren - vor allem wenn es im nächsten Schritt gelingt, das Material aus Biomüll zu gewinnen.
Aggressive Chemie obsolet
Weltweit wurden 2023 rund 1,6 Mio. Tonnen Graphit gefördert, gut 1,2 Mio. Tonnen in China, das auch die größten Reserven hat. Außer für Batterien wird Graphit auch in Hochleistungsverbundwerkstoffen, der Wasserreinigung und in elektronischen Geräten eingesetzt.
Die Aufreinigung von natürlichem Graphit erfordert aggressive Chemikalien. Trotzdem ist die Konsistenz des Graphits nach dieser Behandlung nicht durchgehend einheitlich, was zu Problemen in den Systemen führt, in denen es genutzt wird.
"Verwässerte" Salpetersäure
Forscher Richard Olsson und sein Team haben Graphenoxid in hoher Reinheit aus Polyacrylnitril erzeugt, das aus der Textilerzeugung stammt. Bei diesem Verfahren werden die Kohlenstofffasern durch elektrochemische Oxidation in einem Mix aus 95 Prozent Wasser und fünf Prozent Salpetersäure umgewandelt.
Das Bad wirkt als Leiter, und wenn ein elektrischer Strom durch die Kohlenstofffaser geleitet wird, beginnt das Material, Elektronen zu verlieren, wodurch die Oberfläche auf ähnliche Weise umgewandelt wird wie Eisen in Rost. In dem Fall führt die Umwandlung dazu, dass sich Schichten von nanoskaligem Graphenoxid von der Oberfläche der Kohlenstofffasern ablösen.
In großem Maßstab rentabel
Die Experten haben Nanoblätter mit einer Größe von 0,1 bis einem Mikrometer und einer gleichmäßigen Dicke von etwa 0,9 Nanometern erzeugt. Sie sind rund oder elliptisch und bestens für die üblichen Anwendungen geeignet.
Pro Gramm Fasermaterial entstehen 200 Milligramm Graphenblätter. Diese effiziente Umwandlungsrate macht das innovative Verfahren für die Produktion in großem Maßstab rentabel", unterstreicht Olsson abschließend.
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