ارزیابی محیط‌زیستی چرخه‌ حیات تولید گرافن از ضایعات زیستی: اثر تغییر منابع تامین انرژی به انرژی‌های تجدیدپذیر بر پتانسیل گرمایش جهانی

در سال‌های اخیر، گرافن به‌‌دلیل ویژگی‌های برجسته‌ای مانند رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، در زمینه‌هایی چون الکترونیک و ذخیره‌سازی انرژی توجه زیادی را به‌خود جلب کرده است. تولید گرافن از ضایعات زیستی به‌عنوان رویکردی نوین برای کاهش هزینه‌ها و ارتقای پایداری محیط‌زیستی مطرح شده است. این روش می‌تواند به بهره‌وری منابع و کاهش اثرات محیط زیستی کمک کند. با این حال، ارزیابی‌های چرخه‌ حیات تولید گرافن از ضایعات زیستی محدود است و اثرات محیط زیستی آن به روش سنتز و منابع انرژی مورد استفاده وابسته است. در این مطالعه برای ارزیابی اثرات محیط زیستی مربوط به فاز تولید گرافن، یک ارزیابی چرخه‌ حیات از نوع گهواره تا دروازه با واحد کارکردی تولید یک کیلوگرم گرافن انجام شد .نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که تولید گرافن از ضایعات زیستی مانند پوست موز، کاه گندم و چوب صنوبر می‌تواند اثرات محیط‌زیستی را کاهش دهد. گرافن حاصل از ضایعات کاه گندم بالاترین اثرات محیط زیستی را در رده‌ گرمایش جهانی، معادل91/580 کیلوگرم co2 دارد. در حالی‌که گرافن تولیدی از ضایعات چوب صنوبر کمترین تاثیرات را در این زمینه، معادل 49/122کیلوگرم co2 نشان می‌دهد. تحلیل سناریوهای آینده نشان می‌دهد که استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در ترکیب منابع برق ایران می‌تواند پتانسیل گرمایش جهانی را از سال 2030 تا 2050 به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهد، به‌ویژه برای ضایعات چوب صنوبر که می‌تواند بین 29٪ تا 57٪ طی سال های مورد بررسی کاهش یابد.

environmental life cycle assessment of graphene production from biomass waste: the impact of transitioning energy sources to renewable energy on global warming potential

in recent years, graphene has garnered significant attention in fields such as electronics and energy storage due to its remarkable properties, including high electrical and thermal conductivity. producing graphene from bio-waste has emerged as an innovative approach to reducing costs and enhancing environmental sustainability. this method can contribute to resource efficiency and mitigate environmental impacts. however, life cycle assessments of graphene production from bio-waste are limited, and its environmental impacts depend on the synthesis method and the energy sources utilized. in this study, a cradle-to-gate life cycle assessment was conducted with a functional unit of producing 1 kilogram of graphene to evaluate the environmental impacts associated with the production phase. the findings indicate that producing graphene from bio-waste, such as banana peels, wheat straw, and populus wood waste, can reduce environmental impacts. among the evaluated bio-waste sources, graphene derived from wheat straw exhibited the highest environmental impact in the global warming category, equivalent to 580.91 kilograms of co2. in contrast, graphene produced from populus wood waste demonstrated the lowest impact in this category, equivalent to 122.49 kilograms of co2. future scenario analyses suggest that incorporating renewable energy sources into iran’s electricity mix could significantly reduce the global warming potential of graphene production between 2030 and 2050. this reduction is particularly notable for populus wood waste, with a projected decrease of 29% to 57% over the analyzed years.