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Graphenrohre

Der größte Kokskohleproduzent in der Europäischen Union, Jastrzębska Spółka Węglowa, befasst sich ebenfalls mit Technologien rund um Graphen. Sie arbeitet jedoch nicht mit polnischen Wissenschaftlern zusammen, sondern mit der Schweizer AGT Management & Engineering und der University of St. Andrews in Schottland. JSW will Kohlenstoff-Nanoröhrchen, d.h. Graphen in Zylindern verpackt, herstellen, die die Eigenschaften von Materialien verbessern. Ziel ist es, eine Fabrik in Polen zu bauen und mit der Pilot- und anschließenden industriellen Produktion dieser modernen Materialien zu beginnen. Als Rohstoff wird unter anderem Methan aus JSW-Minen verwendet.

„Wir rechnen damit, einen Vorteil bei den Produktionskosten zu erlangen, der es uns ermöglicht, mit den größten Produzenten zu gewinnen“, sagte Daniel Ozon, Präsident von JSW, bei der Präsentation des Projekts.

Zunächst muss jedoch Forschung betrieben werden. Der erste Schritt wird der Bau eines Reaktors an einer schottischen Universität sein und bestätigen, ob die von AGT angebotene Technologie industriell einsetzbar ist. Das gesamte Projekt wird etwa 30 Millionen PLN kosten.

Erste Erfolge

Wissenschaftler selbst geben zu, dass die breitere Verwendung von Graphen in der Industrie noch mindestens einige Jahre auf sich warten lässt. Sie fordern die Regierung auf, zusätzliche Subventionen zu gewähren, um Unternehmen bei der Finanzierung der kostspieligen Arbeit an der Anwendung dieses Materials zu unterstützen. Es wird geschätzt, dass der Wert des globalen Graphenmarktes von derzeit 200 Millionen Dollar auf 1 Milliarde Dollar im Jahr 2023 steigen wird.

Es ist das dünnste Material, das aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen besteht. Es ist stärker als Stahl, flexibel, transparent und leitet Energie perfekt. Es kann in Elektronik, Kunststoffen, Batterien und flexiblen Displays für Smartphones eingesetzt werden. Neue Produkte mit Beimischung von Supermaterial kommen auf den Markt. Im Jahr 2018 begann die britische Marke inov-8 mit dem Verkauf von Schuhen mit graphenverstärkten Sohlen. Im selben Jahr brachte British Vollebak seine ersten Graphenjacken auf den Markt. Alle sind bereits ausverkauft. Das schwedische Unternehmen Applied Nano Surfaces führte dank staatlicher Unterstützung reibungsbeständige Graphen-Aerosolbeschichtungen ein.

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Technologie der Zukunft bald in Polen. Kohlenstoffnanostrukturen werden durch eine internationale Zusammenarbeit hergestellt. Die JSW Innowacje SA und die AGT Management & Engineering AG in der Schweiz haben heute einen Kooperationsvertrag zur Entwicklung und Implementierung von Produktionstechnologien für Kohlenstoffnanostrukturen unterzeichnet.

Dieses innovative Projekt setzt die Herstellung von Kohlenstoffnanostrukturen einschließlich Kohlenstoffnanoröhren unter Verwendung der AGT Technologie voraus, die eine Umwandlung der Ausgangsprodukte (Grubenmethan, Erdgas, Ersatzbrennstoff und Kunststoff) bei niedriger Temperatur und eine chemische Dampfphasenabscheidung unter Verwendung von Katalysatoren umfasst.

Die Kooperationsvereinbarung sieht die Umsetzung des CNT-Projekts (Carbon Nanotubes) in drei Stufen vor. Zunächst werden Forschungen und Analysen in Bezug auf die von AGT angebotenen Nanocarbon-Technologie durchgeführt, um die Wirksamkeit im industriellen Maßstab zu überprüfen. Dieser Teil wird an der St. Andrews University in Schottland mit einem externen Partner, der Eisenmann Anlagenbau GmbH & Co. KG, durchgeführt, der die technische Infrastruktur bereitstellt. Anschließend wird gemeinsam mit JSWI und AGT eine Zweckgesellschaft errichtet, um das Projekt weiterzuentwickeln. Auf dem postindustriellen Gelände der ehemaligen Kokerei Dębieńsko in der Woiwodschaft Śląskie wird im zweiten Schritt die erste Produktionslinie für Kohlenstoffnanostrukturen gebaut. Letztendlich werden zusätzliche Produktionslinien für Kohlenstoffnanostrukturen in der Zweckgesellschaft gebaut. „Unser Ziel ist es, das Produktportfolio der JSW-Gruppe um hochverarbeitete Materialien für den Umweltschutz und spezielle Anwendungen zu erweitern“, sagt JSW-Präsident Daniel Ozon.

Was sind Kohlenstoffnanostrukturen?

Es ist eine der Formen von Kohlenstoff-Hohlzylindern, bei der Wände aus einem aufgerollten Graphen (einatomige Graphenschicht) aufgebaut sind. Einwandige Kohlenstoffröhrchen, das heißt in Zylinder aufgerolltes Graphen, können einen Durchmesser von 1 bis 1,5 nm haben. Es werden auch doppelwandige und mehrwandige Nanoröhren hergestellt. Sie sind extrem leicht, aber sehr langlebig, sogar einhundert Mal mehr als Stahl, und sie sind ausgezeichnete Wärme- und Stromleiter. Carbon-Nanostrukturen verbessern die Eigenschaften von Materialien, verbessern ihre Haltbarkeit und verringern ihren Verschleiß. Ein verlängerter Lebenszyklus des Materials macht es umweltfreundlicher, indem es die Abfallmenge reduziert. Sie werden auch zu Baumaterialien hinzugefügt, um ihr Gewicht zu reduzieren, was unter anderem in der Automobilindustrie äußerst wichtig ist und zur Verringerung der Abgasemissionen beiträgt. Kohlenstoffnanostrukturen werden hauptsächlich in der Elektronik (28% der Produktion), Energie (22%), in Kunststoffen und Verbundstoffen (17%) sowie in der akademischen Forschung (12%) eingesetzt.

Die Vertragsparteien gehen davon aus, dass die Produktion im ersten Schritt 100 Tonnen erreichen wird, was einige Prozent der weltweiten Produktion von Nanostrukturen ausmachen wird. Derzeit beträgt der Wert dieses Marktes weltweit 1,25 Milliarden USD, und bis 2025 wird ein jährliches Wachstum von 17,9 Prozent erwartet. Die größten Produzenten sind das Artema (Frankreich) mit 400 Tonnen, Nanocyl (Belgien) ebenfalls 400 Tonnen und der Deutsche Konzern Bayer mit 250 Tonnen.

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