Yeni atılım! Karbon fiber kompozitlerin (CFRP) yeşil geri dönüşümü

Önsöz

Karbon fiber, endüstride "malzemelerin kralı" ve "siyah altın" olarak bilinir. Havacılık, uzay, enerji, ulaşım, rüzgar enerjisi kanatları, inşaat köprüleri, askeri teçhizat ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmakta olup, ulusal savunma ve sivil üretim için önemli bir malzemedir.

Son yıllarda, karbon elyaf endüstrisi hızlı bir gelişme dönemine girdiğinden, karbon elyaf kompozitlerinin uygulaması artmakta ve üretim sürecinde giderek daha fazla atık üretilmektedir. Sektördeki uzmanlar, karbon elyaf sanayi zincirinin tüm yönlerinin atık ürettiğine ve yalnızca üretim ve imalat sürecindeki hurda oranının 30% ila 50% kadar yüksek olduğuna dikkat çekiyor. Ayrıca, CFRP'nin onarımı zordur ve hatta hasarın bir kısmı atılacaktır.

Karbon fiber kompozitler doğal koşullar altında bozunamadıklarından, büyük miktarda hurda ve atık sadece toprağa gömülebilir. İstatistiklere göre, yalnızca 2018 yılında küresel karbon elyaf kullanımı 92.600 tona ulaştı ve bunun hurda miktarı 30.300 ton oldu. Bu sadece çevre kirliliğine neden olmakla kalmayacak, aynı zamanda büyük bir kaynak israfına da neden olacaktır.

Ortam sıcaklığı CFRP ayrıştırma ve geri dönüşüm teknolojisi

Araştırma ekibi, CFRP'yi düşük sıcaklıkta kolayca parçalayabilen bir teknoloji geliştirdi. CFRP çözeltiye batırılırsa, karbon fiber reçineden kısa sürede ayrılabilir ve aynı zamanda reçine ham maddesi geri dönüştürülebilir.

Bu teknoloji, işlenmesi zor olan CFRP'yi hammaddeye geri döndürmek ve hepsini geri dönüştürmek için devrim niteliğinde yeni bir teknolojidir. Bu teknoloji, insan vücudunda meydana gelen redoks reaksiyonunun yapısından esinlenmiştir.

CFRP'nin gücünün nedeni, karbon fiber ve plastiğin birleşimidir. Karbon lifleri kolay kırılmaz ve güçlüdür ancak kolayca bükülürler. Karbon fiberler reçine ile birleştirilirse, hem hafiflik hem de sağlamlık ile mükemmel bir malzeme haline gelir, karbon fiberler ve plastiğin inanılmaz güçte güçlü bir kombinasyonunu elde eder, ancak tam tersine geri dönüşümün önünde de büyük bir engeldir.

CFRP'de kullanılan ısıyla sertleşen plastiğin bir kez katılaştıktan sonra ayrışması çok zordur ve ancak yakılarak veya uzun süre çöpe atılarak bertaraf edilebilir. Daha önce, CFRP içindeki SS bağını yok edebilen merkaptoetanol maddesi geri dönüşüm için kullanılıyordu, ancak bu madde çok zehirli ve ne güvenli ne de çevre dostu.

Ar-Ge ekibi, suda çözünen ve daha sonra içine CFRP'nin yerleştirildiği bir organik çözücüye eklenen ve CFRP'deki reçinenin oda sıcaklığında birkaç saat karıştırıldıktan sonra sıvı fazda çözündüğü doğal bir biyomateryal üzerine odaklandı.

Prensip, biyo-yapılandırılmış malzemenin doğasının, CFRP'deki SS bağını yeniden düzenlemek ve reçinedeki SS bağını değiştirmek için kullanılması ve ayrışan reçinenin organik çözücü içinde çözülmesidir.

Çözüm

Güçlü CFRP'yi parçalayabilen ve zararlı maddeler kullanmadan çözeltiye biyolojik malzemeler ekleyerek yeniden kullanabilen bu teknolojinin, enerji tasarrufu ve çevre koruma çağında CFRP'nin popülaritesinin anahtarı olması bekleniyor.