Facebook

Instagram

Grafen och andra kolnanomaterial kan ersätta knappa metaller


2017-09-18


Knappa metaller finns i mängder av vardagsting omkring oss. De är komplicerade att utvinna, svåra att återvinna och så ovanliga att flera av dem blir konfliktmetaller som underbygger strider och förtryck. Nu visar en kartläggning på Chalmers att det finns möjliga tekniklösningar för att ersätta många av metallerna med kolnanomaterial som grafen.

De finns i din dator, i din mobiltelefon, i nästan all övrig elektronisk utrustning och i många av plasterna omkring oss. Samhällets beroende av de knappa metallerna är stort, och det är ett beroende med många nackdelar.

Knappa metaller, som exempelvis tenn, silver, volfram och indium, är nämligen 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, till exempel i 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.

– 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.

– Det här ger hopp, säger Björn Sandén. 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 vi nu ytterligare redskap att jobba med.

Forskningsresultaten publicerades nyligen i tidskriften Journal of Cleaner Production. 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.

Samtidigt påpekar de att mer forskning behövs på området, för att möta eventuella nya problem som kan uppstå om de knappa metallerna ersätts.

– Kolnanomaterial är relativt nyupptäckta, och än så länge är kunskapen begränsad om deras miljöpåverkan ur ett livscykelperspektiv. Men generellt kan man säga att det finns potential till liten miljöpåverkan, säger Rickard Arvidsson.


Fakta
Kolnanomaterial består endast eller huvudsakligen av kol, och är tunna, starka material med god ledningsförmåga. Flera knappa metaller har liknande egenskaper. Metallerna finns till exempel i kablar, tunna skärmar, flamskyddsmedel, rostskydd och kondensatorer.

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. För alla utom guld i smycken fann de potentiella tekniklösningar för att ersätta metallerna med kolnanomaterial. De metaller där en ersättning ligger närmast i tiden är indium, gallium, beryllium och silver.

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



Källa: Chalmers

Skriv ut



Bridgestone investerar 2,5 miljarder i Europa

Bridgestone investerar omkring 266 miljoner euro, drygt 2,5 miljarder kronor, i sina tre viktigaste produktionsanläggningar i Europa. Investeringen ska öka produktionskapaciteten för...

Läs mer
Gloab550


Mazda anpassar Hofu-fabriken för CX-5 produktion

Mazda startade under tisdagen produktionen av nya Mazda CX-5 på Hofu-anläggningen i...

Läs mer

SKF:s koncernchef: ”Utan underhåll stannar Sverige!”

Alrik Danielson, VD och koncernchef SKF.

SKF gör en massiv satsning på Underhållsmässan 13–16 mars 2018.

Läs mer
Offecct vinnare av Industripriset 2017. Fr v Maria Ragnarsson, Operations and Management, Kurt Tingdal, CEO och grundare av Offecct AB.

Designföretaget Offecct vinnare av Industripriset Skaraborg 2017

Industripriset Skaraborg tilldelas ett producerande företag i regionen som tagit sig uppå...

Läs mer
BCA Entreprenad

Ny spårriktare knyter affärer

Med en ny spårriktare hoppas BCA Entreprenad kunna växa på järnvä...

Läs mer


Stålindustrin satsar på digitalisering

Ämnen som datamining, big data, kundportaler, virtuella fabriker och designoptimering kommer...

Läs mer

Stålproduktionen ökade i september jämfört med 2016

Den svenska råstålsproduktionen uppgick till 422 tusen ton under september 2017. Det...

Läs mer
TePe Munhygienprodukter AB tar emot teknikintresserade ungdomar under Industrinatten 12 oktober.

TePe tar emot unga teknikintresserade under Industrinatten

12 oktober öppnar TePe Munhygienprodukter AB dörrarna för ungdomar som är...

Läs mer
Professor Mahmoud Hameed (till höger), specialist på träteknik och träindustri, arbetar tillsammans med NSR, där Kim Olsson är vd, för att ta fram miljövänliga spånplattor av träavfall.

Miljövänliga spånplattor är på väg

Spånplattor tillverkas av jungfrulig träråvara och bidrar till utsläpp av...

Läs mer
Glada vinnare: Lina Blanking, försäljningschef i Sverige, Orbital Systems AB och Sara Sterner, marknadschef Orbital Systems AB.

Skånsk rymddusch tog hem första priset i klimatsmart tekniktävling

När Skanska utsåg vinnaren i tekniktävlingen Deep Green Challenge blev det en...

Läs mer
Kommunalråd i Landskrona kommun Torkild Strandberg, Johan Winroth, VD Derome Byggvaror & Träteknik AB, Lars Borup, platschef och projektledare i Landskrona.

100 nya jobb när Derome köper före detta Pilkingtonfabrik

I vår öppnar Derome Byggvaror & Träteknik södra Sveriges största...

Läs mer


Tallinn Digital Summit: Bosch och Nokia samarbetar för att effektivisera Industri 4.0

De två giganterna presenterade sitt samarbete genom en demonstration under helgens konferens...

Läs mer

Lindbäcks installerar maskin som minskar tunga lyft

Lindbäcks har upphandlat en maskin för att såga och fräsa skivmaterial i den...

Läs mer
Driftcentral

ABB implementerar funktioner för överordnad processtyrning till SCA Östrand - en av världens mest digitaliserade fabriker

ABB har nyligen fått en order på att leverera omfattande digitala ABB Ability™...

Läs mer

Atlas Copco slutför avyttring av verksamheten för vägbyggnadsutrustning

Atlas Copco, en ledande leverantör av hållbara produktivitetslösningar, har...

Läs mer

Linde Material Handling AB förvärvar Nordtruck AB

Linde Material Handling AB, som sedan tidigare äger 25 % i Nordtruck AB, förvärvar...

Läs mer
Tomas Eneroth (t h) och riksdagsledamot Peter Johnsson under verkstadsbesök på GKN.

Infrastrukturministern besökte GKN

Infrastrukturminister Tomas Eneroth besökte GKN i Trollhättan under tisdagen. På...

Läs mer


Oxifree metal protection visas för första gången på Industrimässorna i Stockholm

10-11 oktober visas Oxifree – ett korrosionsskydd i form av sprutbar cellulosabaserad...

Läs mer


Mest lästa

Units

Weland

teijo

skoogsmaskin360

Drivsystem

Gnosjö Maskin & Verktyg

PNR

ARHO

Lindevalls

PBH Teknik

Wipab

Robotcenter i laxå

SPM

Kuntze

Stendörren

Gabs

EBM

Powertools

Dalby360


hydro pascal

Erico

PLM360

SL-Lyftok360

Safecontrol

dustcontrol

WTAB

Cranemech

iberobot

nordisk industri

Cobots360

fkv-vast360

inter-don

alingsås plåtmaskiner


MAFA

BK Services

Tele radio

Linak

Edmolift

Rubb

Förarmiljö

Vibrationsteknik

Chuck Center

Bardexa

Edge Emballage

MEAX

Beckhoff

Melament

CWS BOCO

C-Profil

Carlander

Verktygs stallet

Orderinvest

Pentronic250

EMS Vacparts

steuler kch

NOW
Unica Media AB © 2014
Org.nr 556961-2624
Unica Media AB
Hammarby Fabriksväg 23
120 30 Stockholm

Kontakt
info(at)unicamedia.se
Annonsering
annons(at)unicamedia.se