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美國科羅拉多州國家落磯實驗室（National Laboratory of the Rockies, NLR）的研究人員，近日宣布開發出兩項創新的快速熱解技術，能將廢棄生質材料轉化為生質石墨。這項突破性進展，有望大幅強化美國本土石墨生產能力，並確保電動車電池及煉鋼所需的關鍵礦物供應鏈安全。
NLR的研究團隊指出，美國目前所需的石墨，約有一半仰賴進口，其中大部分來自中國。鑑於全球石墨需求預計將在2028年前成長70%，開發自主供應來源顯得刻不容緩。這項新技術的關鍵在於，能夠利用森林和農業廢棄物等生質材料，透過標準的煉油設備生產高品質的生質石墨，同時在過程中仍能產出可轉化為航空燃油和汽油的油品，實現資源多重利用。
研究人員原本在嘗試將加熱生質物產生的油轉化為噴射燃料時，意外發現催化劑上形成的固體塗層，可進一步升級為石墨。在此基礎上，他們開發了兩種製程途徑。傳統石墨生產需在極高溫度下進行，通常達到攝氏3,000度，而NLR開發的第二種途徑，能將轉化溫度大幅降低至攝氏1,000至1,500度之間，顯著節省能源並降低成本。這項研究成果已刊登於《ChemSusChem》期刊，並獲得美國能源部替代燃料與原料辦公室（Alternative Fuels and Feedstocks Office）的資助。
自1950年代以來，美國境內已停止開採石墨，目前國內石墨生產多始於石油提煉。NLR的生質石墨製程則可從熱解油開始，透過現有的煉油廠焦化設備，加熱形成生質焦炭。製造商不僅可以直接使用熱解油，亦可將其與石油混合，從現有原料中生產更多石墨。NLR目前正建造一座試點規模的延遲焦化裝置，以進一步驗證這項技術的商業化可行性，展示製造商可利用現有基礎設施進行生產。
NLR資深電池化學研究員貝爾特朗·特雷莫萊·德·維耶爾（Bertrand Tremolet de Villers）表示，團隊已成功展示了從生質材料轉化為可充電鋰離子電池的完整流程。這些在實驗室中驗證安全且高效能的電池，未來將被用於電網整合的儲能系統，以支援美國的電力供應。該研究的關鍵貢獻者、前NLR研究員史蒂芬·羅蘭（Steven Rowland）指出，美國每年可生產超過10億噸的生質材料，其中大部分適用於熱解和石墨化，保守估計每年可產出1億噸電池級石墨，足以滿足未來需求。
