Niet de micro-elektronica, maar de aardoliewinning gaat misschien wel de eerste grootschalige toepassing van grafeen opleveren. Het spul is namelijk een prima additief voor boorvloeistof, melden Texaanse onderzoekers in het tijdschrift Applied Materials and Interfaces.

Het zou de eerste goede reden kunnen zijn om over grootschalige productie van grafeen te gaan nadenken. Tot nu toe werd vooral gerekend op hoogwaardige nano-toepassingen, maar qua productievolume zetten die lang niet zo veel zoden aan de dijk.

Boorvloeistoffen (‘muds’) worden tijdens het boren het boorgat in gepompt. Daarbij vormen ze op het oppervlak een soort filterkoek, die moet voorkomen dat olie uit de poriën lekt. En trouwens ook dat de boorvloeistof verloren gaat omdat ze de poriën in wordt gedrukt.

Om die filterkoek te vormen wordt een mix van kleisoorten en diverse chemicaliën aan de boorvloeistof toegevoegd. Maar in het lab van nanotechnoloog James Tour (Rice University) is nu ontdekt dat gefunctionaliseerd grafeen misschien wel beter werkt.

Dat functionaliseren wil zeggen dat je het grafeen eerst omzet in grafeenoxide, teneinde de oplosbaarheid in water te verbeteren. Voor gebruik in zoet water is dat voldoende; in zout water gaat grafeenoxide klonteren, maar dat kun je eenvoudig voorkomen door ‘verestering’ met een alcohol.

Boorvloeistofproducent M-I SWACO (een dochter van Schlumberger) heeft het spul inmiddels onderworpen aan standaardtests van het American Petroleum Institute (API). Toevoeging van 0,2 gewichtsprocent koolstof blijkt al voldoende om aan de normen voor boorvloeistof te voldoen, waarbij 3 delen grafeenoxidevelletjes op 1 deel poeder het beste werkt. Je krijgt dan een filterkoek van 20 micrometer dik. Ter vergelijking: commerciële boorvloeistoffen laten een filterkoek van 280 micrometer achter: dat remt de boor veel meer af, en de afdichting is niet beter.

Elektronenmicroscoopopnames suggereren dat het grafeenoxide zo goed werkt omdat de velletjes veel flexibeler zijn dan kleideeltjes. Door zich op te vouwen kunnen de velletjes poriën afsluiten die veel kleiner zijn dan hun eigen diameter.

bron: Rice