Forskere udvikler forbedret genbrugsproces for kulfiber

Genbrug af kompositmaterialer kan være op til 70 procent billigere og føre til en reduktion i CO på 90-95 procent ₂ emissioner sammenlignet med standardfremstilling.

I de senere år har der været et øget fokus på den cirkulære økonomi og en øget efterspørgsel efter produkter fremstillet af genanvendelige materialer, mange materialer kan dog kun genbruges så mange gange, før de begynder at blive slidt.

Dette er tilfældet med carbonfiberforstærket polymer (CFRP) kompositter, ikke-bionedbrydelige materialer, som indtil nu, har manglet en levedygtig genbrugsmetode.

CRFP -kompositter findes i produkter såsom vindmøller, flydele, køretøjer såsom biler og skibe, og daglig teknologi såsom bærbare computere og mobiltelefoner.

De bortskaffes typisk på lossepladser eller ved forbrænding, som udgør betydelige trusler mod både miljøet og folkesundheden.

Langt de fleste eksisterende genbrugsmetoder medfører også en betydelig reduktion i de mekaniske og fysiske egenskaber af det genvundne materiale, svække dens kernefunktionalitet.

Forskere fra University of Sydneys School of Civil Engineering har udviklet en optimeret metode til genbrug af CFRP -kompositter, samtidig med at de bevarer 90 procent af deres oprindelige styrke.

"Globalt og i Australien har der været en march mod bedre genbrugsprocesser, men der er ofte en tro på, at et materiale kan genbruges uendeligt mange gange - det er simpelthen ikke tilfældet. De fleste genbrugsprocesser reducerer materialers mekaniske eller fysiske egenskaber, "sagde undersøgelsens hovedforsker Dr. Ali Hadigheh.

"Indtil nu, det har været umuligt at genbruge produkter fremstillet af kulfiber. I betragtning af at mest genanvendelse indebærer makulering, skæring eller slibning, fibre er slidte, reducere et fremtidigt produkts levedygtighed, "sagde Dr. Hadigheh.

"Dette udgør en kæmpe udfordring og trussel mod vores miljø, da det har ført til produktion af jomfruelige kulfiber, som bidrager væsentligt til drivhusgasemissioner.

"For at bekæmpe dette spørgsmål og støtte en ægte cirkulær økonomi, vi udviklede en effektiv og omkostningseffektiv metode til genbrug af kulfiber, som findes i tabletter til BMW'er. "

"For at gøre dette brugte vi en tofaset, optimeret proces. Det første trin kaldes "pyrolyse, "der nedbryder et materiale ved hjælp af varme, men markant markerer de materialer, der forhindrer den i at udvikle en god binding med en harpiksmatrix. Den anden proces, oxidation, bruger høje temperaturer til at fjerne denne kul.

"Pyrolyse og oxidation alene er ikke nok til at bevare kulfiber, og disse processer har allerede eksisteret i nogen tid. For at sikre en genopretning af høj kvalitet og økonomisk effektivitet, termisk nedbrydning af CFRP'er skal styres ved at analysere den energi, der kræves for at starte en kemisk reaktion i kompositet, og adskil carbonfibre fra den omgivende harpiksmatrix.

"Det, der gør vores metode så vellykket, er, at vi har tilføjet specifikke parametre - såsom temperatur, opvarmningshastighed, atmosfære eller tid brugt på at blive oxideret og opvarmet - der bevarer kulfiberens funktionalitet. "

"Vi gik i gang med projektet med det formål at producere høj kvalitet, billige strukturelle materialer fremstillet af genanvendte kulfiberkompositter, til brug i industrier fra rumfart og bilindustri til sportsartikler og vedvarende energi og byggeri. "

I 2010, den globale produktion af fiberforstærkede polymerer (FRP) var cirka 6 millioner tons med en forventet vækst på 300 procent i det næste årti. Med denne fremskrivning, forbruget af FRP'er vil overstige 18 millioner tons inden 2025, med en slutproduktværdi på 80 mia. AUD.

"Den australske nationale affaldsrapport fra 2016 konkluderer, at brugen af ​​kompositmaterialer skaber fremtidige udfordringer for genanvendelse. hvis vi ikke udvikler effektive og omkostningseffektive metoder til genbrug af kulfiberkompositter, vi risikerer at skade miljøet betydeligt, "sagde Dr. Hadigheh.