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



<span class=\
Den nya ytmonteringslinan och installationslaget.

En sommar med nya linor och certifikat för Inission Tallinn

Inission Tallinn har under sommaren genomfört två stora projekt. Utöver att ha förnyat ISO 9001- och ISO 14001-certifikaten har verksamheten också certifierats enligt ISO...

Läs mer
Gloab550
Marcus Hedblom, vd och koncernchef för Ovako.

Nästa steg för att skapa en världsledare inom specialstål

Som ett nästa steg att integrera Ovako i Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation...

Läs mer


Regeringen vill att mer industriproduktion flyttar hem till Sverige

Regeringen har som ambition att Sverige ska vara världsledande inom innovativ och hå...

Läs mer


FlexQube inviger rullformningsproduktion hos Bendiro

FlexQube har under våren arbetat med Bendiro i Falkenberg för att ta fram ett...

Läs mer


Nytt metallforskningsinstitut bildas

Nu kraftsamlar den svenska gruv- och stålindustrin för gemensam forskning genom att...

Läs mer
TC Kanaltork.

Tekniksprång öppnar världsmarknaden för svensk sågverksteknik

Den senaste modellen av större virkestorkar från Valutec har öppnat upp marknader...

Läs mer


ABB investerar 30 miljoner dollar i ny fabrik för transformatorkomponenter i Sverige

Innovativa torra genomföringar möjliggör UHV-kraftöverföring på...

Läs mer
Ulf Zeidler, Peter Areskog, Johan Zeidler, Anders Lindell.

Areco breddar sin verksamhet och gör ännu ett storförvärv

Areco har idag förvärvat Ferrex Scandinavia AB och breddar ytterligare sin verksamhet med...

Läs mer


Leaner Tools stärker företagens konkurrenskraft

Nu får företagen i Jönköpings län en unik chans att vässa...

Läs mer


11 miljoner till Jönköping University för forskning kring hållbar gjutproduktion

Ett nytt forskningsprojekt vid Jönköping University får drygt 11 miljoner kronor av...

Läs mer


Kartläggning visar nedfall av sällsynta jordartsmetaller

IVL Svenska Miljöinstitutet har på uppdrag av Naturvårdsverket mätt...

Läs mer
Slipning av rostfritt generar hög värmeutveckling och gör det svårslipat. Nortons nya lamellslipstift Quantum ger kall slipning vilket minimerar risken för bränning av arbetsstycket.

Nya lamellslipstift för slipning av rostfritt

Slipning av rostfritt generar hög värmeutveckling och gör det svårslipat....

Läs mer


Serneke bygger Northvolt Labs i Västerås

Det blir Serneke som bygger första etableringen i den storsatsning på batteriproduktion...

Läs mer


Sommarpraktik ska locka fler ungdomar till industri- och teknikföretagen

Den 18-27 juni genomför Teknikcollege i samarbete med Jönköpings kommun och Ung...

Läs mer


Hyundai och Audi inleder samarbete för utveckling av vätgasbilar

Hyundai Motor Group och Audi AG har annonserat att de ingått ett flerårigt avtal fö...

Läs mer


Volvo Cars utökar sin globala tillverkningsnärvaro med sin första fabrik i USA

Volvo Cars inviger sin första tillverkningsanläggning i USA, i Charleston, South...

Läs mer

Sandvik avyttrar affären för rostfri tråd

Sandviks affärsområde Sandvik Materials Technology har tecknat avtal om att avyttra...

Läs mer


Mest lästa












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