Graphen aus Müll recyceln

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Kommt der Durchbruch für Graphen? Mit einem neuen Verfahren kann man den Alleskönner einfach aus Müll herstellen. Graphen ist der Hoffnungsträger für viele Branchen, auch für die Elektromobilität. Doch bisher ist die Herstellung zu teuer, was „Flash Graphene“ jetzt ändern soll.

So wird Graphen aus Müll hergestellt

Das Material Graphen basiert auf Kohlenstoff und wurde 2004 zum ersten Mal hergestellt. Es besteht aus nur einer Lage Kohlenstoffatome und ist 1.000-mal leitfähiger als Kupfer, dabei sehr leicht, flexibel und trotzdem extrem robust. Graphen-Akkus für Elektroautos wären leichter bei höherer Kapazität und schneller aufladbar. Sie hätten also alles, worauf die Autoindustrie wartet.

Eine Massenherstellung und -nutzung von Graphen scheiterte bisher an den hohen Kosten. Doch es gibt Hoffnung: An der amerikanischen Rice University hat ein Forscherteam um den Chemiker James Tour ein Verfahren entwickelt, mit dem man Graphen aus Abfall herstellen kann. Einzige Voraussetzung: Der Müll muss aus festem Kohlenstoff bestehen. Das trifft auf so ziemlich alles von Lebensmittelresten und Plastikmüll bis hin zu alten Autoreifen zu.

Um aus den Abfällen Graphen herzustellen, braucht man dann nur noch sehr viel Energie. Über elektrische Entladung erhitzen die Forscher den Müll schlagartig auf über 2.700 Grad Celsius. Dabei entsteht innerhalb von Millisekunden Graphen, weil jede bestehende Kohlenstoffverbindung aufgebrochen wird und Graphen übrigbleibt. Wie viel, hängt davon ab, wie viel Kohlenstoff das jeweilige Ausgangsmaterial enthält.

„Flash Graphene“ nennen die Forscher das Verfahren, mit dem sich theoretisch tonnenweise Graphen herstellen ließe. „Beim derzeitigen Handelspreis von 67.000 bis 200.000 Dollar pro Tonne sind die Aussichten für dieses Verfahren ausgezeichnet“, sagt James Tour. Leider ist die Methode bisher noch zu ineffizient, berichten die Forscher, denn sie verbraucht viel Energie.

Das Verfahren würde auch dem Klima helfen

Wenn das Verfahren jedoch effizienter wird, könnte man nicht nur Graphen kostengünstig herstellen, sondern auch die Umwelt entlasten. Denn die Abfälle, die auf diese Weise in Graphen verwandelt werden, werden dann weder verbrannt noch kompostiert und geben deshalb auch kein CO2 ab.

Zusätzlich könnte man mit dem gewonnenen Graphen umweltfreundlicher bauen. James Tour schlägt vor, das Graphen zu nutzen, um Zement zu stabilisieren. Von dem Beton, den man anschließend daraus herstellt, braucht man beim Bauen dann weniger. Das schont das Klima, denn die Herstellung von Zement verursacht heute acht Prozent der weltweiten CO2-Emissionen. Solange Graphen jedoch so teuer ist, ist der Einsatz in Baumaterialien nicht möglich.

Sobald das neue Verfahren effizienter ist, könnte es Graphen zum Durchbruch verhelfen. Die Anwendungsmöglichkeiten für das Material sind unendlich. Ein großes Thema ist die Energiespeicherung, doch Graphen kann auch Alltagsgegenstände robuster machen oder wie schon beschrieben die Härte von Baumaterialien steigern. Graphen kann zudem Stoffe, die eigentlich nicht leiten, leitfähig machen. Auch für elektronische Geräte der Zukunft ist das Material sehr interessant: Graphen ist der ideale Kandidat, um flexible, rollbare Displays zu ermöglichen.

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