Staklena vlakna na kraju životnog vijeka se pretvaraju u silicijum karbid! Još jedna nova metoda recikliranja staklenih vlakana razvijena je u inostranstvu
Staklena vlaknaojačana plastika (GFRP) se koristi u širokom spektru primjena, od komponenti aviona do lopatica vjetroturbina. Međutim, upravo zbog svoje robusnosti i svestranosti,staklena vlaknatakođe je veoma teško odložiti. Kao rezultat toga, većina otpada od stakloplastike se zakopava na deponijama nakon što dostigne kraj svog korisnog vijeka trajanja.
Kako bi se pozabavili ovim problemom, istraživači i saradnici Univerziteta Rice razvili su novu, energetski efikasnu metodu ponovnog ciklusa koja pretvara GFRP u silicijum karbid, koji se široko koristi u poluvodičima, brusnom papiru i drugim proizvodima. Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Sustainability.
"GFRP se koristi za izradu veoma velikih stvari, a u većini slučajeva završimo sa zakopavanjem cijele strukture krila aviona ili lopatica vjetroturbine na deponiji", rekao je James Tour, profesor hemije i nauke o materijalima i nanoinženjeringa. u Riceu." Odlaganje GFRP-a na ovaj način nije održivo. Za sada ne postoje dobre metode recikliranja."
1. GFRP upravljanje otpadom
Uz sve veći pritisak regulatornih agencija da modifikuju i poboljšaju metode recikliranja vozila na kraju životnog veka, postoji kritična potreba za boljim načinima upravljanja GFRP otpadom. Dok su neki pokušavali razviti načine za liječenje GFRP-a pomoću spaljivanja ili rastvaranja, Yi Cheng, postdoktorski asistent istraživač koji radi u Tour Lab i mlađi saradnik na Rice Collegeu, kaže da ove metode nisu idealne jer zahtijevaju velike resurse i izazivaju zagađenje životne sredine.
"Ovaj materijal ima plastiku na površini od stakloplastike, a spaljivanje plastike proizvodi mnogo toksičnih isparenja", kaže Cheng." Pokušaj otopiti GFRP je također problematičan jer otapala proizvode velike količine kiselog ili alkalnog otpada. Htjeli smo pronaći više ekološki prihvatljiv način postupanja s ovim materijalom."
2. Silicijum karbid za brusni papir i poluprovodnike
Tullova laboratorija je već dospjela na naslovnice za razvoj novih aplikacija za tretman otpada i reciklažu koristeći tehnologiju grijanja flash džula. Flash Joule grijanje je tehnologija koja propušta električnu struju kroz materijal umjerenog električnog otpora kako bi ga brzo zagrijala na super visoke temperature i pretvorila u druge tvari. Tur kaže da je, kada je od kolega u Agenciji za napredne istraživačke projekte američkog Ministarstva obrane saznao za probleme vezane za obradu GFRP-a, pomislio da bi ova vrsta turbo grijanja mogla pretvoriti GFRP u silicijum karbid, koji se široko koristi u poluvodičima i brusnom papiru. Već smo znali da ako zagrejemo mješavinu metalnog hlorida i ugljika zagrijavanjem flash-joule, možemo dobiti metalne karbide - a u jednoj demonstraciji napravili smo silicijum karbid", kaže Tour. pokrenuti proces transformacije GFRP-a u silicijum karbid."
Ovaj novi proces melje GFRP u mješavinu plastike i ugljika; dodaje se više ugljika ako je potrebno da bi smjesa postala električno provodljiva. Istraživači zatim primjenjuju visoki napon koristeći dvije elektrode kako bi podigli njegovu temperaturu na 1.600 ~ 2.900 stepeni. "Visoka temperatura potiče pretvaranje plastike i ugljika u silicijum karbid", objašnjava Tour." Možemo napraviti dvije različite vrste silicijum karbida, koji se mogu koristiti u različite svrhe. Zapravo, jedan od silicijum karbida pokazuje odličan kapacitet i ocijenite performanse kao materijal anode baterije."
3. U toku je skaliranje procesa niske cijene
Iako je ovo početno istraživanje bilo test dokaza koncepta na laboratorijskom nivou, Tour i kolege su počeli da rade sa spoljnim kompanijama kako bi povećali proces za širu upotrebu. Recikliranje GFRP-a ima operativne troškove manje od $0,05 USD po kilogramu, što je mnogo jeftinije i ekološki prihvatljivije od spaljivanja ili rastvaranja. Biće potrebno vreme i dobar inženjering da se pravilno proširi ova nova metoda, ali Tour kaže da je uzbuđen što je njegova laboratorija uspela da razvije održivu metodu za pretvaranje GFRP otpada u silicijum karbid.
