Forscher gewinnen Graphen mit überraschend simplen Haushaltsmitteln

Forscher haben gezeigt, dass sich Graphen mit erstaunlich einfachen Mitteln aus Elektroschrott gewinnen lässt. Statt komplizierter Prozesse kamen dabei unter anderem ein gewöhnlicher Küchenmixer, Leitungswasser und altes Zeitungspapier zum Einsatz.

Ab in den Mixer

Graphen besteht aus nur einer Atomlage Kohlenstoff und gilt wegen seiner hohen Festigkeit bei geringem Gewicht sowie seiner hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit als besonders vielseitiger Werkstoff. Eingesetzt wird das Material unter anderem in Batterien, Sensoren und widerstandsfähigeren Materialien. Ausgangspunkt für die Herstellung ist häufig Graphit, das aus vielen übereinanderliegenden Kohlenstoffschichten besteht.

Genau dieses Material findet sich auch in elektronischen Geräten. In Smartphones, Laptops und anderen Geräten werden dünne Graphitschichten zur Wärmeableitung eingesetzt. Nach dem Ende der Lebensdauer landen sie meist zusammen mit dem übrigen Gerät im Elektroschrott. Weltweit fielen 2022 rund 62 Millionen Tonnen Elektroschrott an, von denen laut den Forschern lediglich 22,3 Prozent nachweislich gesammelt und recycelt wurden.


Für ihre Versuche zur alternativen Graphen-Gewinnung nutzten die Wissenschaftler ein Verfahren namens Flüssigphasen-Exfoliation. Dabei wird Graphit in einer Flüssigkeit mit Energie behandelt, sodass sich die einzelnen Schichten voneinander lösen. Statt spezieller Laborgeräte übernahm diese Aufgabe ein Küchenmixer. Ein gewöhnliches Sieb entfernte größere Materialreste.

Billige Herstellung

Eine weitere Herausforderung bestand darin, dass sich die voneinander getrennten Graphenschichten schnell wieder zusammenlagern. Üblicherweise kommen dafür spezielle Lösungsmittel oder Stabilisatoren zum Einsatz. Die Forscher ersetzten diese durch aufbereitetes Zeitungspapier. Die darin enthaltene Zellulose bildete zwischen den Graphenschichten eine vorübergehende Barriere. Während sich das Material ohne diesen Zusatz innerhalb weniger Minuten absetzte, blieb die Mischung mit dem Papier mehrere Stunden verwendbar und ließ sich durch Schütteln erneut vermischen.

Die Wissenschaftler konnten auf diese Weise Graphit direkt aus einem ausrangierten Smartphone gewinnen und zu dünneren Kohlenstoffschichten verarbeiten. Für die eigentliche Untersuchung reichte die geringe Menge allerdings nicht aus.

Die Methode soll dabei keineswegs industrielle Verfahren ersetzen. Vielmehr könnte sie Schulen, kleinere Forschungseinrichtungen oder Projekte mit begrenztem Budget an die Graphenforschung heranführen, hieß es. Hochentwickelte Laborausrüstung wäre dann vor allem nötig, um das erzeugte Material zu überprüfen, nicht aber, um den Herstellungsprozess überhaupt erst zu ermöglichen.


Siehe auch: