Atılmış kağıt torbalar, karton, gazete ve diğer kağıt ambalajlardan oluşan kağıt atıkları, pamuk ve plastikten yapılmış benzerleriyle karşılaştırıldığında büyük bir çevresel ayak izine sahiptir. Yakıldıklarında küresel ısınmaya ve bunların üretilmesindeki eko-toksisite potansiyeline önemli ölçüde katkıda bulunurlar.
Kaynaklı bilim adamları Nanyang Teknoloji ÜniversitesiSingapur (NTU Singapur), tek kullanımlık ambalajlardan, torbalardan ve karton kutulardan gelen atık kağıtları, yaşamın önemli bir bileşenine dönüştürmek için bir teknik geliştirdi. lityum iyon piller.
Atık ürünleri geri dönüştürme ve enerjiye olan bağımlılığımızı azaltma şansı sunan mevcut yenilik fosil yakıtlar Döngüsel ekonomiye, yeşil malzemelere ve temiz enerjiye geçişimizi hızlandırırken, NTU'nun çevre üzerindeki etkimizi en aza indirmeye olan bağlılığını yansıtıyor; bu, Üniversitenin NTU 2025 stratejik planı aracılığıyla ele almaya çalıştığı insanlığın karşı karşıya olduğu dört büyük zorluktan biri.
Bilim adamları, Kağıdı saf karbona dönüştürmek için karbonizasyon adı verilen bir işlem kullandılar. İşlemi kullanarak Kağıdın liflerini, cep telefonlarına, tıbbi ekipmanlara ve elektrikli araçlara güç sağlayan şarj edilebilir pillere dönüştürülebilen elektrotlara dönüştürdüler.
Bilim adamları daha sonra Kağıdı yüksek sıcaklıklara maruz bırakarak karbonlaştırdılar. Bu onu saf karbona, su buharına ve kullanılabilecek yağlara indirger. biyoyakıt. Kömürleşme oksijen yokluğunda meydana geldiğinden ve minimum düzeyde karbon dioksit ürettiğinden, kraft kağıdının imhası yakmaya göre daha çevre dostu bir yöntemdir ve birçok karbon dioksit açığa çıkar. sera gazları.
Araştırma ekibinin karbon anotları ayrıca gelişmiş dayanıklılık, uyarlanabilirlik ve elektrokimyasal nitelikler gösterdi. Laboratuvar çalışmalarına göre anotlar, günümüz telefon bataryalarının en az iki katı kadar dayanıklı ve 1,200 şarj ve deşarja dayanabiliyor. NTU tarafından üretilen anot bazlı piller, fiziksel stresi rakiplerinden daha iyi tolere edebiliyor ve beş kata kadar daha iyi kırma enerjisini emebiliyor.
Üstelik yeni geliştirilen yöntem daha az enerji tüketiyor. Düşük maliyetli atık malzeme kullanıyor ve aynı zamanda bunların üretim maliyetini de düşürmesi bekleniyor.
Projeyi yöneten NTU Makine ve Havacılık ve Uzay Mühendisliği Okulu'ndan Yardımcı Doçent Lai Changquan şunları söyledi: “Kağıt, hediye paketleme, sanat ve el sanatlarından, ağır hizmet ambalajlama, koruyucu ambalajlama ve inşaattaki boşlukların doldurulması gibi sayısız endüstriyel kullanıma kadar günlük hayatımızın birçok alanında kullanılıyor. Ancak, bileşimleri nedeniyle yüksek düzeyde karbon emisyonuna neden olan yakma dışında, bertaraf edilmesi durumunda onu yönetmek için çok az şey yapılıyor. Kraft Paper'a bir hayat daha verme ve bunu elektrikli araçlar ve akıllı telefonlar gibi artan cihazlara olan ihtiyaca yönlendirme yöntemimiz, karbon emisyonlarının azaltılmasına yardımcı olacak ve madencilik ve ağır sanayi yöntemlerine olan bağımlılığı kolaylaştıracaktır."
NTU bilim insanları, karbon anotları oluşturmak için bazıları dikenli bir piataya benzeyen çeşitli kafes topolojileri oluşturmak için birkaç ince kraft kağıdını birbirine bağladı ve lazerle kesti. Kağıt daha sonra oksijensiz bir fırında 1200 santigrat dereceye kadar yakılarak karbona dönüştürüldü ve anotlar oluşturuldu.
Araştırmanın ortak yazarı, NTU Makine ve Havacılık ve Uzay Mühendisliği Okulu'ndan araştırma mühendisi Bay Lim Guo Yao şunları söyledi: "Anotlarımız, mevcut malzemelerde bulunmayan dayanıklılık, şok emilimi, elektrik iletkenliği gibi güçlü yönlerin bir kombinasyonunu sergiledi. Bu yapısal ve işlevsel özellikler, kraft kağıt bazlı anotlarımızın mevcut karbon malzemelerine sürdürülebilir ve ölçeklenebilir bir alternatif olduğunu ve yeni ortaya çıkan yapısal piller gibi zorlu, üst düzey, çok işlevli uygulamalarda ekonomik değer bulacağını gösteriyor."
Projeyi yöneten NTU Makine ve Havacılık ve Uzay Mühendisliği Okulu'ndan Yardımcı Doçent Lai Changquan şunları söyledi: "Metodumuz yaygın ve her yerde bulunan bir malzeme olan Kağıdı, son derece dayanıklı ve yüksek talep gören bir başka malzemeye dönüştürüyor. Anotlarımızın, üretimi ve yanlış atık yönetiminin çevremiz üzerinde olumsuz etkisi olduğu görülen piller için dünyanın hızla artan sürdürülebilir ve daha çevreci malzeme ihtiyacına hizmet edeceğini umuyoruz.”
NTU araştırma ekibi tarafından yapılan çalışmanın önemini vurgulayan, araştırmaya dahil olmayan ABD Cornell Üniversitesi İnsan Odaklı Tasarım Bölümü'nden Profesör Juan Hinestroza, şuraya"Kraft kağıdın çok büyük miktarlarda üretilip dünyanın her yerinde aynı şekilde imha edilmesi nedeniyle, NTU Singapur'daki araştırmacıların öncülüğünü yaptığı yaratıcı yaklaşımın küresel ölçekte büyük bir etki potansiyeli olduğuna inanıyorum. Atıkların elektrot ve köpük gibi yüksek değerli ürünlerde hammadde olarak kullanılmasına olanak sağlayacak her türlü keşif gerçekten de büyük bir katkıdır. Bu çalışmanın yeni bir yol açabileceğini ve diğer araştırmacıları, tüm dünyada büyük miktarlarda atılan tekstil ve ambalaj malzemeleri gibi diğer selüloz bazlı substratların dönüşümü için yollar bulma konusunda motive edebileceğini düşünüyorum."
Dergi Referans:
- Chang Quan Lai, Guo Yao Lim, Kai Jie Tai, Kang Jueh Dominic Lim, Linghui Yu, Pawan K. Kanaujia, Peiyuan Ian Seetoh. Katkı maddesi olarak üretilmiş kraft kağıdından ölçeklenebilir ve sürdürülebilir bir şekilde elde edilen fonksiyonel karbon köpüklerin olağanüstü enerji emme özellikleri ve basınç direnci. Katmanlı İmalat, 2022; 58: 102992DOI: 10.1016/j.addma.2022.102992
