Obtienen grafito de polvo de carbón con un microondas de cocina
Con papel de cobre, recipientes de vidrio y un microondas doméstico, investigadores de la Universidad de Wyoming demostraron que el polvo de carbón se puede convertir en valioso nanografito.
El descubrimiento es otro paso adelante en el esfuerzo por encontrar usos alternativos para el carbón de la cuenca del río Powder de Wyoming, en un momento en que la demanda de carbón para generar electricidad está disminuyendo debido a las preocupaciones sobre el cambio climático.
En un artículo publicado en la revista Nano-Structures & Nano-Objects, los investigadores de la Wyoming informaron que crearon un entorno en un horno microondas para convertir con éxito el polvo de carbón crudo en nanografito, que se utiliza como lubricante y en artículos que van desde extintores a baterías de iones de litio. Este "método de un solo paso con tratamiento de microondas asistido por metal" es un nuevo enfoque que podría representar una tecnología de conversión de carbón simple y relativamente económica.
"Este método proporciona una nueva ruta para convertir abundantes fuentes de carbono en materiales de alto valor con beneficios ecológicos y económicos", escribió en un comunicado el equipo de investigación, dirigido por el profesor asociado TeYu Chien, del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Washington.
Si bien investigaciones anteriores demostraron que las microondas pueden usarse para reducir el contenido de humedad del carbón y eliminar el azufre y otros minerales, la mayoría de estos métodos requieren un pretratamiento químico específico del carbón. En su experimento, los investigadores de la Universidad de Washington simplemente molieron carbón crudo de la Cuenca del Río Powder en polvo.
Luego, ese polvo se colocó sobre una lámina de cobre y se selló en recipientes de vidrio con una mezcla gaseosa de argón e hidrógeno, antes de colocarlo en un horno microondas. Se eligió un horno de microondas convencional por conveniencia y porque proporcionaba los niveles deseados de radiación.
"Al cortar la lámina de cobre en forma de tenedor, las chispas fueron inducidas por la radiación de microondas, generando una temperatura extremadamente alta de más de 982 grados Celsius en unos pocos segundos", explicó Masi, autor principal del artículo. "Es por eso que no debe colocar un tenedor de metal dentro de un horno microondas", añadió.
Las chispas provocadas por las microondas generaron las altas temperaturas necesarias para transformar el polvo de carbón en grafito policristalino, y la lámina de cobre y el gas hidrógeno también contribuyeron al proceso. Si bien el experimento incluyó duraciones de microondas de entre 3 y 45 minutos, se encontró que la duración óptima era de 15 minutos.
Los investigadores aseguraron que este nuevo método de conversión de carbón podría refinarse y realizarse a mayor escala para producir tanto una mayor calidad como cantidad de materiales de nanografito. "Las reservas finitas de grafito y las preocupaciones ambientales por los procedimientos de extracción de grafito hacen de este método de convertir carbón en grafito una gran fuente alternativa de producción de grafito", escribieron los científicos.
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