Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
© Chalmers Analys | 19 september 2017

Grafen och andra kolnanomaterial kan ersätta knappa metaller

De är komplicerade att utvinna, svåra att återvinna och så ovanliga att flera av dem blir klassificerade som konfliktmetaller. Nu visar en kartläggning på Chalmers att det finns möjliga tekniklösningar för att ersätta många av metallerna med kolnanomaterial som grafen.
Knappa metaller, som exempelvis tenn, silver, volfram och indium, är både ovanliga och svåra att utvinna, eftersom de brytbara koncentrationerna är mycket små. Det gör metallerna eftertraktade – och utvinningen av dem en grogrund för konflikter, ett exempel som de flesta känner till är Kongo-Kinshasa där de finansierar väpnade strider.

Dessutom är de svåra att återvinna med lönsamhet eftersom de oftast finns i liten mängd i olika komponenter, exempelvis i elektronik.

Rickard Arvidsson och Björn Sandén, forskare i miljösystemanalys på Chalmers, har nu granskat en alternativ lösning: att ersätta de knappa metallerna med kolnanomaterial. Dessa ämnen, där grafen är det mest välkända, är liksom knappa metaller starka material med god ledningsförmåga, det framgår av ett pressmeddelande.

– Nu har teknikutvecklingen gjort att vi i större utsträckning kan använda det vanliga grundämnet kol, säger Björn Sandén. Idag finns många nya kolnanomaterial med liknande egenskaper som metaller. Det är ett välkommet nytt spår, och det är viktigt att satsa på både återvinning och ersättning av de knappa metallerna framöver.

Forskarna har tittat på den huvudsakliga användningen för 14 olika metaller, och genom att granska patent och vetenskaplig litteratur undersökt möjligheten att ersätta dem med kolnanomaterial. Resultatet är en unik överblick över den forskning och teknikutveckling som finns på området.

Enligt Arvidsson och Sandén visar sammanställningen att en omställning från knappa metaller till kolnanomaterial redan är på gång.

– För 13 av de 14 metaller vi undersökte finns potentiella tekniklösningar för att ersätta dem med kolnanomaterial i deras vanligaste tillämpningar. Teknikutvecklingen har nått olika långt för olika metaller och tillämpningar, men i vissa fall, som för indium och gallium, är resultaten väldigt lovande, säger Rickard Arvidsson.

I diskussionen om resursbegränsningar, cirkulär ekonomi och samhällets materialhantering har återvinning och återanvändning länge varit i fokus. Ersättningsspåret är en möjlig utväg som inte har diskuterats lika mycket, och i takt med att resursproblemen blir allt mer tydliga har det finns ytterligare redskap att jobba med, fortsätter pressmeddelandet.

Rickard Arvidsson och Björn Sandén betonar att det finns stora potentiella vinster med att minska användandet av knappa metaller, och de hoppas kunna bidra till att stärka argumenten för mer forskning och utveckling inom området.

– Tänk att kunna ersätta de knappa metallerna med kol, säger Björn Sandén. Där finns det ett naturligt kretslopp om kolet utvinns ur biomassa.

– Eftersom kol är ett så vanligt och tillgängligt material skulle också konflikter och geopolitisk problematik kopplade till de här metallerna kunna minska, säger Rickard Arvidsson.

Rickard Arvidsson och Björn Sandén vid Chalmers har undersökt om kolnanomaterialen grafen, fulleren och kolnanorör har potential att ersätta 14 knappa metaller i deras största tillämpningsområde. Forskningsresultaten publicerades nyligen i tidskriften Journal of Cleaner Production och finns att läsa här.
MetallHuvudtillämpningKolnanomaterial
AntimonFlamskyddsmedelGrafen, kolnanorör, fullerener
BerylliumLedande materialGrafen, kolnanorör
KromRostskyddGrafen, kolnanorör, fullerener
KoboltStarka materialGrafen, kolnanorör, fullerener
GalliumHalvledareGrafen, kolnanorör
GermaniumOptiska fibrerGrafen, kolnanorör
GuldSmycken-
IndiumGenomskinliga elektroderGrafen, kolnanorör
NiobLegeringarGrafen, kolnanorör, fullerener
PlatinaKatalysatorerGrafen
SilverElektronikGrafen, kolnanorör
TantalKondensatorerGrafen, kolnanorör
TennLödningarKolnanorör
VolframStarka materialGrafen, kolnanorör, fullerener

Kommentarer

Vänligen notera följande: Kritiska kommentarer är tillåtna och till och med uppmuntrade. Diskussioner är välkomna. Verbala övergrepp, förolämpningar, rasistiska och homofobiska kommentarer är inte tillåtna och sådana inlägg kommer att raderas.
Annons
Visa fler nyheter
2017-10-16 14:56 V8.8.6-2