Nouă descoperire! Reciclarea verde a compozitelor din fibră de carbon (CFRP)

Preface

Fibra de carbon este cunoscută ca “regele materialelor” și “aurul negru” în industrie. Este utilizată larg în aviație, aeronautică, energie, transport, palete pentru turbine eoliene, poduri construite, echipament militar și alte domenii, fiind un material important pentru apărarea națională și producția civilă.

În ultimii ani, pe măsură ce industria fibrei de carbon a intrat într-o perioadă de dezvoltare rapidă, aplicarea compozitelor din fibră de carbon a crescut, iar cantitatea de deșeuri produse în procesul de producție crește tot mai mult. Expertii din industrie subliniază că toate segmentele lanțului industrial al fibrei de carbon produc deșeuri, iar rata de scurtătură doar în procesul de producție și fabricație este între 30% și 50%. De asemenea, CFRP-ul este dificil de reparat, iar chiar o parte din daune va fi abandonată.

Deoarece compozitele din fibră de carbon nu se pot degrada în condiții naturale, o mare parte din scurtături și deșeurile pot fi depozitate doar în gropi de gunoi. Conform statisticilor, doar în anul 2018 consumul global de fibră de carbon a ajuns la 92.600 de tone, dintre care cantitatea de scurtături a fost de 30.300 de tone. Acest lucru nu numai că va cauza poluare pentru mediul înconjurător, dar reprezintă, de asemenea, o pierdere mare de resurse.

Tehnologia de descompunere și reciclare a CFRP-ului la temperatură ambientală

Echipa de cercetători a dezvoltat o tehnologie care poate descompune ușor CFRP-ul la temperatură joasă. Dacă CFRP-ul este imersat în soluție, fibrele de carbon pot fi separate de rezină într-un timp scurt, iar materia primă a rezinei poate fi reciclată în același timp.

Această tehnologie reprezintă o nouă abordare revoluționară pentru a transforma CFRP-ul greu de procesat înapoi la materia primă și a-l recicla integral. Această tehnologie este inspirată de structura reacției redox care are loc în corpul uman.

Motivul pentru care CFRP-ul este atât de puternic este combinația dintre fibră de carbon și plastic. Fibrele de carbon nu se rup ușor și sunt rezistente, dar se îndoaie ușor. Dacă fibrele de carbon sunt legate cu rezină, rezultă un material excelent, atât ușor cât și rezistent, realizând o combinație puternică între fibre de carbon și plastic, cu o rezistență uimitoare; însă, în același timp, aceasta reprezintă și un mare obstacol pentru reciclare.

Plasticul termorezistent folosit în CFRP, odată solidificat, este foarte greu de descompus și poate fi eliminat doar prin ardere sau depozitare în gropi de gunoi pentru o perioadă lungă de timp. În trecut, s-a folosit agentul mercaptoetanol, care poate distruge legătura S-S din interiorul CFRP-ului, pentru reciclare, însă acest agent este prea toxic și nu este nici sigur, nici prietenos cu mediul.

Echipa R și-a îndreptat atenția spre un biomaterial natural, care a fost dizolvat în apă și apoi adăugat unui solvent organic, în care s-a plasat CFRP-ul, iar rezina din CFRP s-a dizolvat în fază lichidă după amestecare timp de câteva ore la temperatura camerei.

Principiul constă în faptul că natura biomaterialului este folosită pentru a reorganiza legătura S-S din CFRP și a înlocui legătura S-S din rezină, iar rezina descompusă se dizolvă în solventul organic.

Concluzie

Această tehnologie, care poate descompune CFRP-ul puternic și îl poate reutiliza prin simpla adăugare a materialelor biologice în soluție fără a folosi agenți nocivi, se așteaptă să fie cheia popularității CFRP-ului în era economiei de energie și protecției mediului.