طريقة تحويل قشور الفول السوداني لمواد كربونية شبيهة بالجرافين

طور مهندسو جامعة نيو ساوث ويلز في سيدني طريقة أرخص وأكثر مراعاة للبيئة لصنع الجرافين من قشور الفول السوداني المتبقية، ويفتح هذا التطور الباب أمام أجهزة إلكترونية وأجهزة تخزين طاقة أرخص وأكثر استدامة، ويمكن أن يساعد في تحويل النفايات الزراعية إلى منتجات قيّمة داخل الهواتف وأجهزة الكمبيوتر التي يستخدمها مليارات الأشخاص حول العالم يوميًا.

وحسب موقع «unsw»، صرح البروفيسور جوان يوه: "يشتهر الجرافين بكونه أحد أرق وأقوى وأكثر المواد موصلية المعروفة للعلم"، "يتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون مرتبة في شبكة سداسية، ولكنه أقوى من الفولاذ بمئات المرات، ويوصل الكهرباء والحرارة بشكل أفضل من النحاس، وهو شفاف تمامًا تقريبًا."

وهذه الخصائص تجعل الجرافين مفيدًا للغاية في مجموعة من التقنيات، من البطاريات والألواح الشمسية إلى شاشات اللمس والإلكترونيات المرنة والترانزستورات فائقة السرعة، ومع ذلك، فإن الجرافين مكلف ويصعب إنتاجه بكميات كبيرة - ويتطلب مواد كيميائية وطرقًا كثيفة الاستهلاك للطاقة - ولهذا السبب فإن إيجاد بدائل مستدامة وبأسعار معقولة أمر مفيد للغاية.

الآن، قام فريق من جامعة نيو ساوث ويلز بقيادة البروفيسور يوه بتطوير عملية لإنشاء الجرافين من شيء عادة ما يتخلص منه الناس قشور الفول السوداني، وقد نُشرت أبحاثهم في مجلة الهندسة الكيميائية المتقدمة، يفتح في نافذة جديدة.

"يتم إنتاج حوالي 55 مليون طن من محاصيل الفول السوداني على مستوى العالم كل عام، ومع ذلك يتم التخلص من معظم النفايات الناتجة عن القشرة أو إعادة تدويرها في تطبيقات منخفضة القيمة لا تحقق أقصى استفادة من إمكاناتها الكاملة"، هذا ما قاله البروفيسور يوه من كلية  الهندسة الميكانيكية والتصنيعية .

اللجنين هو المفتاح

كان أول إنجاز لفريق البحث هو إدراك أن قشور الفول السوداني مليئة باللجنين، وهو بوليمر طبيعي موجود في النباتات ويحتوي على الكثير من الكربون. 

وقد أعطاهم ذلك فكرة طحن الأصداف واستخدام سلسلة من المعالجات الحرارية لإطلاق إمكاناتها في إنتاج الجرافين.

تتضمن الخطوة الأولى تسخين الأصداف إلى حوالي 500 درجة مئوية لمدة خمس دقائق لإزالة الشوائب وتحويل الأصداف إلى مادة فحم غنية بالكربون.

أما الخطوة الثانية فتخضع الفحم لما يعرف باسم التسخين الوميضي، حيث تعمل ومضة من الكهرباء على رفع درجة حرارة المادة بسرعة إلى حوالي 3000 درجة مئوية لبضع أجزاء من الثانية فقط. 

تعمل هذه الطاقة الحرارية الهائلة على إعادة ترتيب ذرات الكربون على الفور إلى طبقات مفردة من الجرافين.