全球人类每年产生8亿个废轮胎，大部分会被烧掉，或是磨碎后重新利用，然而也有16%的轮胎进垃圾掩埋场，占据大量土地。近期，莱斯大学（Rice University）的研究团队优化一种工艺，能将轮胎中的碳转成石墨烯，并使用它们强化混凝土，不仅能处理废轮胎，也能降低混凝土制造的碳排放。研究团队将论文发布在《Carbon》期刊上。
研究团队从废轮胎提炼石墨烯
实验主导者James Tour与团队在2020年开发名为“闪光”（flash）的制程，通过电击厨余、塑胶与其他碳源的方式，去除碳原子以外的元素，并将碳原子重组成有价值的涡轮石墨烯（turbostratic graphene）。它们的错位层（misaligned layer）比从石墨中产生的石墨烯更容易溶解，因此更易于应用在复合材料中，例如添加到水泥中。
比起厨余或塑胶，从橡胶提炼石墨烯的挑战更大。Tour的研究团队通过废轮胎的热裂解（pyrolyzed）橡胶来优化这个过程。
研究团队处理废轮胎其中的炭黑（carbon black），将70%的材料转成石墨烯。为了增加导电性，研究团队将碎橡胶轮胎与普通碳黑混合，约47%的材料转成石墨烯。转换过程需要300毫秒到1秒之间的电脉冲，研究团队计算消耗的电力，处理1吨的碳，成本约为100美元。
水泥加入石墨烯，强度提升30%以上
提炼出石墨烯后，研究团队将它们与波特兰水泥（Portland cement）混合，制造圆柱体状的混凝土。固化7天后，该圆柱体的抗压强度提升了30%以上。
Tour表示，混凝土是全球生产最多的材料，但光是制造混凝土，就已经产生全球9%的二氧化碳排放量。Tour认为，若能减少混凝土的使用量，就能降低碳排放量。另外，若能回收废轮胎制造制造石墨烯，也能降低掩埋的废轮胎量。
因此Tour总结，从废轮胎提炼石墨烯并加到混凝土，其对环境的效益非常明显。若能成功量产，将能为节能减碳贡献一份力。
参考资料
《Carbon》、《PhysOrg》