Novo avanço! Reciclagem verde de compósitos de fibra de carbono (CFRP)

Prefácio

A fibra de carbono é conhecida como o “rei dos materiais” e o “ouro negro” na indústria. É amplamente utilizada na aviação, aeroespacial, energia, transporte, pás de turbinas eólicas, pontes de construção, equipamentos militares e outros campos, sendo um material importante para a defesa nacional e a produção civil.

Nos últimos anos, à medida que a indústria da fibra de carbono entrou num período de rápido desenvolvimento, a aplicação de compósitos de fibra de carbono tem aumentado, produzindo cada vez mais resíduos no processo de produção. Especialistas do setor apontam que todos os elos da cadeia da indústria da fibra de carbono geram resíduos, e apenas na fase de produção e fabricação a taxa de desperdício chega a 30% a 50%. Além disso, o CFRP é difícil de reparar, e mesmo parte dos danos leva ao descarte.

Como os compósitos de fibra de carbono não podem ser degradados em condições naturais, uma grande quantidade de sucata e resíduos só pode ser aterrada. Segundo estatísticas, só em 2018 o uso global de fibra de carbono atingiu 92.600 toneladas, das quais 30.300 toneladas eram sucata. Isso não só causa poluição ao meio ambiente, como também representa um grande desperdício de recursos.

Tecnologia de decomposição e reciclagem de CFRP à temperatura ambiente

A equipe de pesquisa desenvolveu uma tecnologia que consegue simplesmente decompor o CFRP a baixa temperatura. Se o CFRP for imerso na solução, a fibra de carbono pode ser separada da resina em pouco tempo, e a matéria-prima da resina pode ser reciclada ao mesmo tempo.

Esta tecnologia é uma inovação revolucionária que permite devolver o CFRP de difícil processamento à matéria-prima original e reciclá-lo por completo. Essa tecnologia é inspirada na estrutura da reação redox que ocorre no corpo humano.

A razão da resistência do CFRP é a combinação da fibra de carbono com plástico. As fibras de carbono não se quebram facilmente e são fortes, mas dobram-se com facilidade. Quando as fibras de carbono são ligadas à resina, obtém-se um excelente material que combina leveza e resistência, alcançando uma poderosa combinação entre fibra de carbono e plástico de incrível força; porém, isso também constitui um grande obstáculo à reciclagem.

O plástico termofixo utilizado no CFRP, uma vez solidificado, é muito difícil de decompor e só pode ser descartado por incineração ou aterramento por longo tempo. Anteriormente, havia o uso do agente mercaptoetanol, que consegue quebrar a ligação S-S dentro do CFRP para reciclagem, mas esse agente é muito tóxico e nem seguro nem ecologicamente correto.

A equipe R voltou sua atenção para um biomaterial natural, que foi dissolvido em água e depois adicionado a um solvente orgânico, no qual o CFRP foi colocado; a resina do CFRP dissolveu-se na fase líquida após agitação durante várias horas à temperatura ambiente.

O princípio é que a natureza do material bioestruturado é usada para reorganizar a ligação S-S no CFRP e substituir a ligação S-S na resina, e a resina decomposta dissolve-se no solvente orgânico.

Conclusão

Esta tecnologia, que consegue decompor o forte CFRP e reutilizá-lo simplesmente adicionando materiais biológicos à solução sem utilizar agentes nocivos, deverá ser a chave para a popularização do CFRP na era da conservação de energia e proteção ambiental.