Sampah-sampah padatan yang berupa sumber karbon seperti ban bekas, plastik, hingga kulit pisang dapat diubah menjadi graphene, sebuah bahan yang berharga dengan berbagai manfaatnya.
Teknik yang disebut sebagai “flash graphene” ini, dikembangkan oleh para peneliti dari Rice University. Menurut mereka, proses pembuatannya akan jauh lebih cepat dan lebih murah dibandingkan dengan metode pembuatan graphene lainnya, dan akan sangat berdampak positif terhadap lingkungan.
“Dunia membuang 30% hingga 40% dari semua jenis makanan, karena membusuk, dan limbah plastik menjadi perhatian dunia. Kami telah membuktikan bahwa semua jenis bahan padat berbasis karbon, termasuk limbah plastik campuran dan ban karet, dapat diubah menjadi graphene.” kata James Tour dari Rice University.
Para peneliti melaporkan hasil temuannya dalam jurnal Nature.
Flash graphene dibuat dalam 10 milidetik dengan memanaskan berbagai bahan yang mengandung karbon, hingga suhu sekitar 2.760 derajat Celcius. Sumber bahan bisa berupa apa saja yang mengandung karbon. Limbah makanan, limbah plastik, kokas minyak bumi, batu bara, kayu, dan biochar adalah kandidat utama, kata Tour. “Dengan harga komersial graphene saat ini $ 67.000 hingga $ 200.000 per ton, prospek untuk proses ini terlihat luar biasa,” katanya.
Salah satu kegunaan dari graphene, dapat memperkuat beton. Tour mengatakan konsentrasi 0,1% dari flash graphene dalam semen yang digunakan untuk mengikat beton, dapat mengurangi dampak lingkungan yang besar hingga sepertiganya. Produksi semen dilaporkan menghasilkan karbon dioksida sebanyak 8% setiap tahunnya.
“Dengan memperkuat beton dengan graphene, kita bisa menggunakan lebih sedikit beton untuk bangunan, dan akan mengurangi pembuatan dan transportasinya,” katanya.
“Pada dasarnya, kami menjebak gas rumah kaca seperti karbon dioksida dan metana yang dihasilkan oleh limbah makanan di tempat pembuangan sampah. Kami mengubah karbon itu menjadi graphene dan menambahkan graphene tersebut ke dalam beton, sehingga menurunkan jumlah karbon dioksida yang dihasilkan dalam pembuatan beton. Ini adalah sebuah skenario lingkungan yang saling menguntungkan dengan menggunakan graphene.”
“Di sini, graphene bertindak sebagai templat 2-D dan agen penguat yang mengontrol hidrasi semen dan pengembangan kekuatan selanjutnya.” kata Rouzbeh Shahsavari, rekan koresoneden penulis dan presiden C-Crete Technologies
Di masa lalu, Tour berkata, “graphene terlalu mahal untuk digunakan dalam aplikasi ini. Proses flash akan sangat mengurangi harga, selain itu dapat membantu kita dalam mengelola limbah dengan lebih baik.”
Proses flash graphene dapat mengubah karbon padat menjadi graphene untuk beton, aspal, bangunan, mobil, pakaian, dan lainnya, kata Tour.
Laboratorium mencatat bahwa bubuk kopi bekas dapat diubah menjadi lembaran graphene satu lapis yang murni.
Proses flash terjadi dalam reaktor yang dirancang khusus yang memanaskan material dengan cepat dan memancarkan semua elemen non-karbon sebagai gas.
Dia mengatakan proses flash menghasilkan sedikit panas berlebih yang terbuang, menyalurkan hampir semua energinya menuju target. “Kamu bisa meletakkan jarimu tepat di wadah beberapa detik sesudahnya,” kata Tour. “Dan perlu diingat ini hampir tiga kali lebih panas daripada tungku deposisi uap kimia yang sebelumnya kita gunakan untuk membuat graphene, tetapi dalam proses flash, panas terkonsentrasi pada bahan karbon.
“Semua energi berlebih keluar sebagai cahaya, dalam flash yang sangat terang, dan karena tidak ada pelarut, ini adalah proses yang sangat bersih,” katanya.
Rekan penulis Ksenia Bets menegaskan bahwa suhu adalah kunci dalam pembentukan material graphene secara cepat. “Kami pada dasarnya mempercepat proses geologi yang lambat di mana karbon berevolusi menjadi keadaan dasarnya, grafit,” katanya. “Sangat dipercepat oleh lonjakan panas, itu juga berhenti pada saat yang tepat, pada tahap graphene.”
