_ Cercetările privind reciclarea descoperă noi proces de transformare a plasticului armat cu fibră de sticlă în carbură de siliciu

Plasticul armat cu fibră de sticlă (GFRP), un material compozit puternic și durabil, este utilizat pe scară largă în orice, de la piese de avioane până la palete de morii de vânt. Cu toate acestea, calitățile care îl fac suficient de robust pentru a fi utilizat în atât de multe aplicații diferite fac dificilă eliminarea - prin urmare, majoritatea deșeurilor GFRP sunt îngropate într-o groapă de gunoi odată ce ajung la sfârșitul duratei de viață.

Potrivit. Conform unui studiu publicat în Nature Sustainability, cercetătorii și colaboratorii de la Universitatea Rice au dezvoltat o nouă metodă de upcycling, eficientă din punct de vedere energetic, pentru a transforma plasticul armat cu fibră de sticlă (GFRP) în carbură de siliciu, utilizat pe scară largă în semiconductori, șmirghel și alte produse.

„GFRP este folosit pentru a face lucruri foarte mari și, în cea mai mare parte, ajungem să îngropam structurile aripilor avioanelor sau ale palelor de morii de vânt dintr-o turbină eoliană într-o groapă de gunoi”, a spus James Tour, T.T. și W.F. Chao Profesor și profesor de chimie și știința materialelor și nanoinginerie. „Aruncarea GFRP în acest fel este pur și simplu nesustenabilă. Și până acum, nu a existat nicio modalitate bună de a-l recicla.”

Cu presiunea crescută din partea agențiilor de reglementare de a revizui și îmbunătăți practicile de reciclare pentru sfârșitul vieții. vehicule, există o nevoie puternică de metode mai bune de gestionare a deșeurilor GFRP.

În timp ce unii au încercat să dezvolte abordări folosind incinerarea sau solvoliza pentru a scăpa de GFRP, Yi Cheng, asociat de cercetare postdoctoral și Rice Academy Junior Un coleg care lucrează în laboratorul Tour, a spus că astfel de procese sunt mai puțin decât ideale, deoarece consumă mult resurse și au ca rezultat contaminarea mediului.

„Acest material are plastic pe suprafața fibrei de sticlă și incinerează plasticul. poate genera o mulțime de gaze toxice”, a spus Cheng. „Încercarea de a dizolva GFRP este, de asemenea, problematică, deoarece poate genera o mulțime de deșeuri acide sau bazice din solvenți. Am vrut să găsim o modalitate mai ecologică de a trata acest material.”

Laboratorul Tour a deja a făcut afișări pentru dezvoltarea de noi aplicații de eliminare și reciclare a deșeurilor folosind încălzirea flash Joule, o tehnică care trece un curent printr-un material moderat rezistiv pentru a-l încălzi rapid la temperaturi excepțional de ridicate și a-l transforma în alte substanțe.

Tour a spus. când a aflat despre problemele legate de eliminarea GFRP de la colegii de la Defense Advanced Research Projects Agency, s-a gândit că acest tip de turbo-încălzire ar putea transforma GFRP în carbură de siliciu, utilizat pe scară largă în semiconductori și șmirghel.

„Știam deja că, dacă încălzim amestecul de clorură de metal și carbon prin încălzire rapidă Joule, am putea obține carbură metalică ⎯ și, într-o demonstrație, am făcut carbură de siliciu”, a spus Tour. „Așa că am reușit să valorificăm această muncă pentru a găsi un proces de transformare a GFRP în carbură de siliciu.”

Acest nou proces macină GFRP într-un amestec de plastic și carbon și implică adăugarea de mai mult carbon, atunci când necesar, pentru a face amestecul conductiv. Cercetătorii îi aplică apoi tensiune înaltă folosind doi electrozi, aducând temperatura acestuia la 1.600–2.900 de grade Celsius (2.912–5.252 Fahrenheit).

„Acea temperatură ridicată facilitează transformarea plasticului și carbonului în siliciu. carbură”, a explicat Tour. „Putem fabrica două tipuri diferite de carbură de siliciu, care pot fi folosite pentru diferite aplicații. De fapt, unul dintre aceste tipuri de carbură de siliciu prezintă o capacitate și o performanță superioară ca material anod al bateriei.”

În timp ce acest studiu inițial a fost un test de dovadă a conceptului pe o scară de banc în laborator, Tour și colegii lucrează deja cu companii externe pentru a extinde procesul pentru o utilizare mai largă. Costurile de operare pentru upciclarea GFRP sunt mai mici de 0,05 USD pe kilogram, mult mai ieftine decât incinerarea sau solvoliza – și mai ecologice.

Va dura timp – și ceva inginerie bună – pentru a extinde în mod corespunzător această nouă reciclare flash. metoda, a spus Tour. El a spus că este încântat că laboratorul său a reușit să dezvolte o modalitate durabilă de a transforma gunoiul GFRP într-o comoară cu carbură de siliciu.

„Acest GFRP este un produs rezidual care ajunge de obicei într-un depozit de gunoi, iar acum poți transforma-l într-un produs utilizabil care poate ajuta omenirea”, a spus el. „Acesta este exact tipul de abordare de care avem nevoie pentru a sprijini o economie circulară. Trebuie să găsim modalități de a prelua deșeurile dintr-o varietate largă de aplicații diferite și de a le transforma în produse noi.”

(Fluierul)