Terobosan baru! Daur ulang hijau komposit serat karbon (CFRP)

Pra-kata

Serat karbon dikenal sebagai “raja bahan” dan “emas hitam” dalam industri. Bahan ini banyak digunakan di bidang penerbangan, dirgantara, energi, transportasi, bilah turbin angin, jembatan konstruksi, peralatan militer, dan bidang lainnya, serta merupakan bahan penting untuk pertahanan nasional dan produksi sipil.

Dalam beberapa tahun terakhir, seiring dengan masuknya industri serat karbon ke masa perkembangan pesat, aplikasi komposit serat karbon semakin meningkat, dan semakin banyak limbah yang dihasilkan dalam proses produksinya. Para ahli di industri menunjukkan bahwa semua aspek rantai industri serat karbon menghasilkan limbah, dan tingkat kerusakan dalam proses produksi dan manufaktur saja mencapai 30% hingga 50%. Selain itu, CFRP sulit diperbaiki, bahkan sebagian kerusakan pun akan dibuang.

Karena komposit serat karbon tidak dapat terurai dalam kondisi alami, sejumlah besar potongan dan limbah hanya bisa ditimbun di tempat pembuangan akhir. Menurut statistik, penggunaan serat karbon global pada tahun 2018 saja mencapai 92.600 ton, di antaranya limbah mencapai 30.300 ton. Hal ini tidak hanya menyebabkan pencemaran lingkungan, tetapi juga merupakan pemborosan sumber daya yang besar.

Teknologi dekomposisi dan daur ulang CFRP pada suhu lingkungan

Tim peneliti telah mengembangkan teknologi yang dapat secara sederhana mendekomposisi CFRP pada suhu rendah. Jika CFRP direndam dalam larutan tersebut, serat karbon dapat dipisahkan dari resin dalam waktu singkat, dan bahan baku resin dapat didaur ulang bersamaan.

Teknologi ini merupakan terobosan baru yang mampu mengembalikan CFRP yang sulit diproses kembali ke bahan baku dan mendaur ulang seluruhnya. Teknologi ini terinspirasi oleh struktur reaksi redoks yang terjadi dalam tubuh manusia.

Alasan kekuatan CFRP adalah kombinasi antara serat karbon dan plastik. Serat karbon tidak mudah rusak dan kuat, tetapi mudah lentur. Jika serat karbon disatukan dengan resin, maka akan menjadi bahan unggul yang ringan sekaligus kuat, menciptakan kombinasi luar biasa antara serat karbon dan plastik yang sangat kokoh, namun sebaliknya, hal ini juga menjadi hambatan besar bagi daur ulang.

Plastik termoset yang digunakan dalam CFRP, setelah mengeras, sangat sulit terurai dan hanya dapat dibuang dengan cara dibakar atau ditimbun dalam waktu lama. Sebelumnya, ada penggunaan agen merkaptoetanol yang dapat menghancurkan ikatan S-S dalam CFRP untuk daur ulang, tetapi agen tersebut terlalu beracun dan tidak aman serta tidak ramah lingkungan.

Tim R beralih memperhatikan sebuah biomaterial alami, yang dilarutkan dalam air lalu ditambahkan ke pelarut organik, kemudian CFRP dimasukkan ke dalamnya, dan resin dalam CFRP larut ke fase cair setelah diaduk selama beberapa jam pada suhu ruangan.

Prinsipnya adalah menggunakan sifat material berstruktur biologis untuk mengatur ulang ikatan S-S dalam CFRP dan menggantikan ikatan S-S dalam resin, serta resin yang terdekomposisi larut dalam pelarut organik.

Kesimpulan

Teknologi yang mampu mendekomposisi CFRP yang kuat dan menggunakannya kembali hanya dengan menambahkan bahan-bahan biologis ke dalam larutan tanpa menggunakan zat berbahaya ini diharapkan menjadi kunci popularitas CFRP di era hemat energi dan perlindungan lingkungan.