US-Forscher stellen aus Abfällen Graphen her

Ganze zehn Millisekunden dauert es, bis aus kohlenstoffhaltigen Abfällen ein ganzer Berg Graphen entstanden ist. Das vermeintliche Wunder geschieht in einem speziellen Reaktor, in dem ein so genannter Lichtbogen eine Temperatur von 3000 Grad Celsius erzeugt. Weil es so schnell geht nennt der Chemiker James Tour, der an der Rice University im texanischen Houston lehrt und forscht, das Verfahren flash graphene, etwa „Blitz-Graphen. Graphen sind zweidimensionale Teilchen mit bienenwabenförmig angeordneten Kohlenstoffatomen.

Beton wird mit Graphen belastbarer

Als Rohstoffe dienen verdorbene Lebensmittel, Biomüll, Kunststoffabfälle und alte Autoreifen. Es ist ohne weiteres möglich, mit dieser Technik Graphen im Tonnenmaßstab herzustellen, und zwar weitaus kostengünstiger als mit den bisherigen Methoden. „Beim derzeitigen Handelspreis von 67.000 bis 200.000 Dollar pro Tonne sind die Aussichten für unser Verfahren ausgezeichnet“, so Tour.

Weil Graphen eins der weltweit stärksten Materialien ist, denkt Tour daran, kleine Mengen davon mit Zement zu mischen. Der daraus hergestellte Beton ist weitaus fester und belastbarer als normaler Beton. Beim Bau von Wohn- und Bürohäusern sowie Fabrikhallen ließe sich so eine Menge an Beton einsparen. Die Umwelt würde es danken, denn bei der Zementherstellung werden acht Prozent der weltweiten Emissionen an Kohlendioxid frei. Eine weitere Anwendung könnte Asphalt sein. Straßen aus einem solchen Material wären weitaus abriebfester als die, die heute gebaut werden.

Die Atmosphäre wird entlastet

Das Verfahren schon die Umwelt doppelt. Weniger Zement heißt weniger Kohlendioxid. Da Essensabfälle, Biomüll, Kunststoff und Autoreifen in Form von Graphen für lange Zeit aus dem Kreislauf entfernt werden – anders als beim Verbrennen oder Kompostieren, Verfahren, bei denen Kohlendioxid frei wird –, wird die Atmosphäre entlastet.

Tour schlägt zudem vor, Erdgas und Erdöl in Wasserstoff umzuwandeln, einen unbedenklichen Energieträger für die Mobilität und zur Wärmeproduktion, etwa zum Heizen. Die Rückstände könnten in Graphen verwandelt werden. „Wir ahmen den Prozess nach, der in der Natur zur Bildung von Graphit kommt“, sagt Co-Autorin Ksenia Bets. „Wir stoppen ihn allerdings genau in dem Augenblick, in dem sich Graphen gebildet hat.“

via Rice University