לפי דיווח באתר המדעי Science Alert, פותחה שיטה להמרת הפסולת הביולוגית הזו לחומרי פחמן בעלי מאפיינים דומים לגרפן – מהלך שיכול להפוך אותה לבעלת ערך ממשי עבור האדם. על פי הנתונים, ייצור הבוטנים בעולם מייצר מדי שנה יותר מ־10 מיליון טון קליפות, אשר לרוב מסולקות באמצעות מנגנוני פינוי פסולת.
הדוח מציין כי גרפן הוא חומר פחמני שנחשב לעיתים ל"חומר פלא", בזכות חוזקו הגבוה, משקלו הנמוך מאוד ויכולתו להוליך חום וחשמל בצורה יעילה. כיום הוא כבר נמצא בשימוש, וצפוי לשדרג משמעותית את תחום האלקטרוניקה הצרכנית בעתיד. עם זאת, ייצור גרפן בהיקפים גדולים הוא תהליך מורכב ויקר, ולכן פיתוח חלופות עשוי להוביל לשיפור משמעותי בתחומים כמו אנרגיה, אחסון מידע וטכנולוגיות מתקדמות נוספות.
המחקר החדש, שנערך על ידי צוות מאוניברסיטת ניו סאות' ויילס (UNSW) באוסטרליה, מצא כי קליפות בוטנים יכולות לשמש מקור לייצור גרפן באופן זול וידידותי יותר לסביבה לעומת חלק מהשיטות הקיימות.
הבסיס לתהליך הוא ליגנין – פולימר טבעי עשיר בפחמן המצוי ברוב הצמחים. אף שנוכחותו בקליפות בוטנים הייתה ידועה, החוקרים נדרשו לפתח שיטה יעילה לעיבודו. במסגרת המחקר נבחנו שיטות שונות להכנת הקליפות להפקת ליגנין, לפני יישום תהליך חימום מהיר. בשיטה זו נעשה שימוש בהבזק חשמלי שמעלה את הטמפרטורה למעל 3000 מעלות צלזיוס לפרק זמן קצר מאוד, וגורם לאטומי הפחמן להסתדר מחדש במבנה גרפיטי.
לצד החימום, נמצא כי שלב ההכנה של החומר קריטי: השיטה היעילה ביותר כללה חימום עקיף לכ־500 מעלות צלזיוס למשך חמש דקות, ולאחר מכן חימום קצר בטמפרטורה גבוהה יותר. תהליך זה מאפשר להסיר זיהומים ולהפוך את הקליפות לפחם – חומר עשיר בפחמן ובעל מוליכות גבוהה יותר מהחומר המקורי.
"תהליך זה חיוני להסרת זיהומים ולהשגת חומר עשיר ככל האפשר בפחמן, תוך צמצום פגמים בגרפן הסופי והבטחה שמדובר בשכבה אחת של אטומים", אמר יאו. הוא הוסיף: "כך ניתן להבטיח תכונות מיטביות של מוליכות חשמלית ותרמית".
למרות שנעשו בעבר ניסיונות להפיק גרפן מקליפות בוטנים, המחקר הנוכחי מראה כי שליטה מדויקת יותר בתהליך משפרת באופן משמעותי את איכות התוצר. עם זאת, החוקרים מדגישים כי הטכנולוגיה עדיין אינה מושלמת: הגרפן שמתקבל אמנם איכותי, אך לרוב מורכב ממספר שכבות שאינן מסודרות באופן אחיד. בנוסף, ייתכן שיחלפו שלוש עד ארבע שנים עד ליישום מסחרי.
העבודה לשיפור השיטה תימשך, ובמקביל נבחנת האפשרות ליישם את התהליך גם על סוגים נוספים של ביומסה. "אנחנו מתכננים לבדוק חומרים נוספים כמו גרגירי קפה, קליפות בננה או כל מקור אחר לפחמן איכותי שניתן להמיר לגרפן", אמר יאו. לדבריו, לאור הזמינות הגבוהה של חומרים אורגניים, המחקר מציג איזון בין יעילות אנרגטית, איכות הגרפן והכדאיות הכלכלית של התהליך.
התרעות פיקוד העורף