Результаты исследований ученых опубликованы в журнале New Journal of Chemistry (Q1, IF: 3,3).
Для создания углерода ученые использовали разные виды отходов пищевой промышленности: цедру цитрусовых (мандарины, помело), скорлупу кокоса и грецких орехов, высушенную кожуру банана, листья березы, газонную траву. Сырье переработали методом пиролиза — термической утилизации в бескислородной среде.
«Углерод, полученный из растительного сырья, обладает уникальными свойствами за счет наличия у каждого растения собственной структуры. В нашем случае морфология полученного углерода повторяет морфологию растений, то есть имеет поры и другие особенности строения. Мы провели исследования полученного углерода и выявили, что из всех используемых нами растительных отходов углерод из цедры помело обладает отличными свойствами для получения тугоплавкой керамики», — отмечает доцент Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова ТПУ Кирилл Ларионов.
Углеродный порошок цедры помело ученые смешали с порошком титана и подвергли плазменному синтезу на электродуговом реакторе. Полученный карбид титана исследовали методами рентгеновской дифрактометрии, электронной микроскопии, дифференциально-термического анализа.
«Характеристики карбида сравнимы, а в некоторых случаях даже превосходят характеристики порошка карбида титана, полученного с помощью технического углерода. Его главные преимущества в дешевизне и большей удельной площади поверхности, то есть он лучше реагирует с металлом», — добавляет один из авторов проекта, инженер лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли Арина Свинухова.
Порошок карбида титана политехники спекли методом искрового плазменного спекания и получили образец керамики. Она обладает высокими механическими свойствами и, по словам ученых, может использоваться для изготовления фильтров, улавливающих СО2.
«Этот проект встраивается в глобальную повестку четвертого энергоперехода, затрагивает процессы переработки отходов и получения из них полезных материалов, востребованных в технологиях новой энергетики. Так, керамика из растительного углерода может не только улавливать углекислый газ, но и осуществлять утилизацию углерода. Это один из возможных вариантов решения задачи по декарбонизации, которая сегодня поставлена правительством страны», — резюмирует руководитель стратегического проекта «Энергия будущего» ТПУ Александр Пак.
Ученые планируют продолжить работы по синтезированию карбидов титана с применением других видов биоуглерода и изготавливать на его основе керамику для сравнения ее свойств с аналогичными образцами.