Eluea lõppenud klaaskiud muudetakse ränikarbiidiks! Välismaal on välja töötatud veel üks uus klaaskiudude ringlussevõtu meetod
Klaaskiudtugevdatud plasti (GFRP) kasutatakse väga erinevates rakendustes, alates lennukikomponentidest kuni tuuleturbiini labadeni. Kuid just selle vastupidavuse ja mitmekülgsuse tõttuklaaskiudon ka väga raske ära visata. Seetõttu maetakse enamik klaaskiudjäätmeid pärast nende kasuliku eluea lõppu prügilasse.
Selle probleemi lahendamiseks on Rice'i ülikooli teadlased ja kaastöötajad välja töötanud uue energiatõhusa taaskasutusmeetodi, mis muudab GFRP ränikarbiidiks, mida kasutatakse laialdaselt pooljuhtides, liivapaberis ja muudes toodetes. Uuring avaldatakse ajakirjas Nature Sustainability.
"GFRP-d kasutatakse väga suurte asjade valmistamiseks ja enamasti matame kogu lennuki tiivakonstruktsiooni või tuuleturbiini labad prügilasse," ütles keemia ja materjaliteaduse ning nanotehnoloogia professor James Tour. Rice'is." GFRP kõrvaldamine sellisel viisil ei ole jätkusuutlik. Seni pole häid taaskasutusmeetodeid."
1. GFRP jäätmekäitlus
Kuna reguleerivad asutused avaldavad üha suuremat survet kasutuselt kõrvaldatud sõidukite ringlussevõtu meetodite muutmiseks ja täiustamiseks, on kriitilise tähtsusega vajadus paremate viiside järele GFRP jäätmete käitlemiseks. Kuigi mõned on püüdnud välja töötada viise, kuidas ravida GFRP-d põletamise või lahustamise abil, ütleb Tour Labis töötav järeldoktor Yi Cheng ja Rice'i kolledži nooremteadur, et need meetodid ei ole ideaalsed, kuna need on ressursimahukad ja põhjustada keskkonnareostust.
"Selle materjali klaaskiu pinnal on plastik ja plasti põletamine tekitab palju mürgiseid aure," ütleb Cheng." GFRP lahustamine on samuti problemaatiline, kuna lahustid toodavad suures koguses happe- või leeliselisi jäätmeid. Tahtsime leida rohkem keskkonnasõbralik viis selle materjaliga tegelemiseks."
2. Ränikarbiid liivapaberile ja pooljuhtidele
Tulli labor on juba jõudnud pealkirjadesse uute jäätmekäitlus- ja ringlussevõturakenduste väljatöötamiseks, kasutades välkdžauli küttetehnoloogiat. Flash Joule'i kuumutamine on tehnoloogia, mis juhib elektrivoolu läbi mõõduka elektritakistusega materjali, et soojendada see kiiresti ülikõrgetele temperatuuridele ja muuta see muudeks aineteks. tour ütleb, et kui ta sai USA kaitseministeeriumi arenenud uurimisprojektide agentuuri kolleegidelt teada GFRP töötlemisega seotud probleemidest, arvas ta, et selline turboküte võib muuta GFRP ränikarbiidiks, mida kasutatakse laialdaselt pooljuhtides ja liivapaberis. Teadsime juba, et kui kuumutame metallkloriidi ja süsiniku segu kiirdžauliga kuumutades, võime saada metallkarbiide – ja ühes demonstratsioonis valmistasime ränikarbiidi," räägib Tour. Nii saime seda tööd kasutada. koos protsessiga GFRP muutmiseks ränikarbiidiks."
See uus protsess jahvatab GFRP plasti ja süsiniku seguks; segu elektrit juhtivaks muutmiseks lisatakse vajadusel rohkem süsinikku. Seejärel rakendavad teadlased kahe elektroodi abil kõrget pinget, et tõsta selle temperatuur 1600–2900 kraadini. "Kõrge temperatuur soodustab plasti ja süsiniku muutumist ränikarbiidiks," selgitab Tour." Saame valmistada kahte erinevat tüüpi ränikarbiidi, mida saab kasutada erinevatel eesmärkidel. Tegelikult on ühel ränikarbiidil suurepärane võimsus ja hinnata jõudlust aku anoodi materjalina."
3. Käimas on odava protsessi suurendamine
Kuigi see esialgne uurimus oli kontseptsiooni tõestamise test laboris stendis, on Tour ja tema kolleegid alustanud koostööd väliste ettevõtetega, et laiendada protsessi laiemaks kasutamiseks. GFRP ringlussevõtu tegevuskulu on alla 0,05 $ kilogrammi kohta, mis on palju odavam ja keskkonnasõbralikum kui põletamine või lahustamine. Selle uue meetodi õigeks laiendamiseks kulub aega ja head inseneritööd, kuid Tour ütleb, et on põnevil, et tema labor on suutnud välja töötada jätkusuutliku meetodi GFRP jäätmete muundamiseks ränikarbiidiks.
