सर्च-रिसर्च : कचऱ्यातून मौल्यवान ग्राफिन

विविध प्रकारच्या बांधकाम साहित्यामुळे सर्वाधिक प्रदूषण होते. त्याचबरोबर प्लॅस्टिकचा राक्षस वाढत आहे. हे प्रदूषण कमी करण्याचा आणि पर्यावरणपूरक साहित्य तयार करण्याचा एक मार्ग शास्त्रज्ञांनी शोधून काढला आहे. तो मार्ग आहे कचऱ्यापासून, टाकाऊ वस्तूंपासून ग्राफिन तयार करण्याचा. अमेरिकेतील ह्युस्टनमधील राईस विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांनी केळ्याच्या साली, कॉफीच्या बिया, एकदा वापरण्यायोग्य प्लॅस्टिक अशा कचऱ्यापासून ग्राफिन तयार करण्यात यश मिळविले आहे. रसायनशास्त्रज्ञ जेम्स टुर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी मोठ्या प्रमाणातील कचऱ्यापासून ग्राफिनचा थर तयार करण्याची पद्धती शोधून काढली आहे. 

ताज्या बातम्यांसाठी डाऊनलोड करा ई-सकाळचे ऍप

ग्राफिन म्हणजे एका अणूच्या जाडीएवढा कार्बनचा पातळ थर आहे. यातील एक अणू इतर पाच अणूंशी रासायनिक बंधांनी जोडला जातो व त्यामुळे षटकोनी आकृती तयार होते. असे कण एकमेकांना जोडले जाऊन त्यांची पातळ जाळी तयार होते. ग्राफिन पोलादापेक्षा शंभर पटींनी मजबूत आहे; परंतु त्याचे वजन अत्यंत कमी असते. त्याच्या एक चौरस मीटर जाळीचे वजन केवळ ०.७७ ग्रॅम एवढेच असते. ग्राफिन उष्णतेचा सुवाहक आहे. याचा शोध आंद्रे जीम व कॉन्स्टंटाईन नोवोसेलोव्ह यांनी लावला.

त्याबद्दल त्यांना २०१० या वर्षासाठीचा नोबेल पुरस्कारही देण्यात आला आहे. इतर पदार्थांबरोबर मिसळून त्या पदार्थांची ताकद ग्राफिनमुळे वाढू शकते. अनेक गोष्टींमध्ये अत्यंत उपयोगी असूनही ग्राफिनचा वापर आपल्या दैनंदिन जीवनात सुरू झालेला नाही. निर्मितीसाठी लागणारी जास्त किंमत हे त्याचे कारण असू शकते. सध्याच्या पद्धतीने ग्राफिनची निर्मिती करायची झाली तर त्याची किंमत प्रतिटन ६० हजार डॉलर ते दोन लाख डॉलरपर्यंत जाऊ शकते. 

नवी पद्धत
एक्सफोलिएशन (यात ग्राफाईटपासून ग्राफिनचे पापुद्रे वेगळे केले जातात.) किंवा केमिकल व्हेपर डिपोझिशन (यात मिथेन व तांब्याचा वापर करून मिथेनमधील कार्बनचे अणू गोळा करून ग्राफिन तयार केले जाते.)  या दोन पद्धतींनी ग्राफिन मिळविले जाते. आता शास्त्रज्ञांनी यापेक्षा सोपी फ्लॅश ज्यूल हिटिंग पद्धत शोधून काढली आहे. या पद्धतीत कार्बन असलेले पदार्थ २७६० अंश सेल्सिअस तापमानाला दहा मिलिसेकंद तापविले जातात. प्रचंड उष्णतेमुळे पदार्थांमधील रासायनिक बंध तुटतात. कार्बनव्यतिरिक्त इतर पदार्थांचे वायूमध्ये रूपांतर होते. राहिलेल्या कार्बनची ग्राफिन स्वरूपातील जाळी तयार होते.

याबाबत माहिती सांगताना जेम्स म्हणाले, ‘‘यापूर्वीच्या पद्धतींमध्ये तयार झालेल्या ग्राफिनच्या दोन जाळ्या एकमेकांना चिकटल्या जायच्या. त्या वेगळे करणे अवघड आहे. आता आमच्या पद्धतीमध्ये ग्राफिनच्या जाळ्या एकमेकांवर थराप्रमाणे तयार होत नाहीत, त्यामुळे त्याला टर्बोस्टॅटिक ग्राफिन असे आम्ही म्हणतो. नव्या पद्धतीने तयार करण्यात आलेल्या ग्राफिनचा उपयोग बांधकामांमध्ये काँक्रिटसोबत केल्यास बांधकामाची गुणवत्ता वाढेल. काँक्रिटचे प्राणही कमी लागेल. त्यामुळे खर्चही कमी येईल. वाया जाणाऱ्या अन्नातून बाहेर पडणारा मिथेन आणि कार्बन डाय ऑक्साईड आम्ही गोळा करत आहोत. त्यामुळे हरितगृहवायूंचे प्रमाणही कमी होऊ शकेल. ही सर्व पद्धती पर्यावरणपूरक आहे.’’ गंज रोधक, वॉटर फिल्टरमध्ये, स्पीकर आणि माईकमध्ये, स्मार्टफोनच्या वेगवान चार्जिंग करू शकणाऱ्या बॅटरी, कृत्रिम स्नायू अशा कितीतरी गोष्टीमध्ये ग्राफिन वापरता येऊ शकेल.