Skleněná vlákna na konci životnosti se přeměňují na karbid křemíku! V zahraničí byla vyvinuta další nová metoda recyklace skleněných vláken
Skleněné vláknozesílené plasty (GFRP) se používají v široké škále aplikací, od součástí letadel až po lopatky větrných turbín. Avšak právě pro svou robustnost a všestrannost,skleněné vláknose také velmi obtížně likviduje. V důsledku toho je většina odpadu ze skleněných vláken po skončení své životnosti pohřbívána na skládkách.
K vyřešení tohoto problému výzkumníci a spolupracovníci z Rice University vyvinuli novou, energeticky účinnou metodu upcyklace, která převádí GFRP na karbid křemíku, který je široce používán v polovodičích, brusném papíru a dalších produktech. Výzkum je publikován v časopise Nature Sustainability.
"GFRP se používá k výrobě velmi velkých věcí a ve většině případů skončíme tak, že celou konstrukci křídla letadla nebo lopatky větrné turbíny pohřbíme na skládce," řekl James Tour, profesor chemie a materiálové vědy a nanoinženýrství. v Rice." Likvidace GFRP tímto způsobem není udržitelná. Zatím neexistují žádné dobré metody recyklace."
1. GFRP odpadové hospodářství
Se zvyšujícím se tlakem ze strany regulačních úřadů na úpravu a zlepšení metod recyklace vozidel po skončení životnosti existuje zásadní potřeba lepších způsobů, jak nakládat s odpadem z GFRP. Zatímco někteří se pokoušeli vyvinout způsoby, jak zacházet s GFRP pomocí spalování nebo rozpouštění, Yi Cheng, postdoktorandský asistent výzkumu pracující v Tour Lab a mladší kolega na Rice College, říká, že tyto metody nejsou ideální, protože jsou náročné na zdroje a způsobit znečištění životního prostředí.
„Tento materiál má na povrchu ze skleněných vláken plast a při spalování plastu vzniká spousta toxických výparů,“ říká Cheng.“ Pokus o rozpuštění GFRP je také problematický, protože rozpouštědla produkují velké množství kyselého nebo alkalického odpadu. Chtěli jsme najít více ekologicky šetrný způsob zacházení s tímto materiálem."
2. Karbid křemíku pro brusný papír a polovodiče
Tullova laboratoř se již dostala na titulní stránky pro vývoj nových aplikací pro zpracování a recyklaci odpadu pomocí technologie flash joule ohřevu. Flash Joule ohřev je technologie, která prochází elektrickým proudem skrz materiál středního elektrického odporu, aby se rychle zahřál na super vysoké teploty a přeměnil na jiné látky. tour říká, že když se od kolegů z Agentury pro pokročilé výzkumné projekty amerického ministerstva obrany dozvěděl o problémech spojených se zpracováním GFRP, myslel si, že tento druh turbozahřívání by mohl přeměnit GFRP na karbid křemíku, který se široce používá v polovodičích a brusném papíru. Už jsme věděli, že když zahřejeme směs chloridu kovu a uhlíku bleskovým joulovým ohřevem, můžeme získat karbidy kovů - a v jedné ukázce jsme vyrobili karbid křemíku," říká Tour. Takže jsme mohli tuto práci využít s procesem transformace GFRP na karbid křemíku."
Tento nový proces mele GFRP na směs plastu a uhlíku; v případě potřeby se přidá více uhlíku, aby byla směs elektricky vodivá. Výzkumníci poté aplikují vysoké napětí pomocí dvou elektrod, aby zvýšili jeho teplotu na 1 600 ~ 2 900 stupňů. „Vysoká teplota podporuje přeměnu plastu a uhlíku na karbid křemíku,“ vysvětluje Tour.“ Můžeme vyrobit dva různé druhy karbidu křemíku, které lze použít pro různé účely. Ve skutečnosti jeden z karbidů křemíku vykazuje vynikající kapacitu a hodnotit výkon jako materiál anody baterie."
3. Probíhá rozšiřování nízkonákladového procesu
Zatímco tento počáteční výzkum byl zkušebním testem konceptu v laboratorním měřítku, Tour a kolegové začali spolupracovat s externími společnostmi na rozšíření procesu pro širší využití. Recyklace GFRP má provozní náklady nižší než 0,05 $ za kilogram, což je mnohem levnější a ekologičtější než spalování nebo rozpouštění. Správné rozšíření této nové metody bude vyžadovat čas a dobré inženýrství, ale Tour říká, že je nadšený, že jeho laboratoř dokázala vyvinout udržitelnou metodu přeměny odpadu GFRP na karbid křemíku.
