Австралийски учени оптимизират рециклирането на въглеродни влакна

През последните години фокусът върху кръговата икономика се засилва, а търсенето на продукти, изработени от рециклируеми материали непрекъснато нараства. Много материали обаче подлежат на ограничен брой пъти рециклиране преди да започнат да се износват. Такъв е и случаят с подсилените с въглеродни влакна полимери (CFRP) – бионеразградими композитни материали, за които досега не съществуваше жизнеспособен метод за рециклиране.

CRFP композитите се използват в производството на ветрогенераторни турбини, самолетни части, автомобили, кораби и ежедневно използвано електронно оборудване като лаптопи и мобилни телефони. Обикновено те се обезвреждат чрез депониране или инсинерация, свързани със значителни рискове както за околната среда, така и за човешкото здраве. Повечето от наличните методи за рециклиране водят до съществено влошаване на механичните и физичните свойства на възстановения материал, по този начин отслабвайки основната му функционалност.

Изследователи от Школата по строително инженерство към Университета в Сидни разработват оптимизиран метод за рециклиране на CRFP композити, осигуряващ запазване на 90% от първоначалната им якост.

"В глобален мащаб и в Австралия се наблюдава стремеж към по-добри процеси на рециклиране, но често се смята, че даден материал може да бъде рециклиран неограничен брой пъти, а това просто не е вярно. Досега продължителното рециклиране на продукти, направени от въглеродни влакна, беше невъзможно. Тъй като повечето процеси на рециклиране включват шредиране, рязане или смилане, влакната се износват, понижавайки жизнеспособността на продукта. Това е огромно предизвикателство и заплаха за околната среда, защото води до производството на нови въглеродни влакна, което значително допринася за увеличаване на емисиите на парникови газове", коментира ръководителят на проучването д-р Али Хадидже.

Новоразработеният метод има два етапа: пиролиза, при която материалът се разгражда и овъглява, което предотвратява формирането на здрава връзка с полимерната матрица; високотемпературно окисление, насочено към елиминиране на въглена.

"Пиролизата и окислението сами по себе си не са достатъчни, за да се съхранят въглеродните влакна. За да се гарантира високо качество на възстановения материал и икономическа ефективност, термичното разграждане на CRFP трябва да се реализира спрямо необходимата енергия за иницииране на химичната реакция в композита и за отделяне на въглеродните влакна от заобикалящата ги полимерна матрица. Нашият метод е успешен, защото добавихме към формулата специфични параметри – температура, степен на нагряване, атмосфера и време на престой, които позволяват запазване на функционалността на въглеродните влакна", подчертава д-р Хадидже.

Той допълва, че основната цел на проекта е получаването на висок клас структурни материали на достъпна цена, изградени от рециклирани композити с въглеродни влакна, които да се използват в аерокосмическата индустрия, автомобилостроенето, производството на спортни стоки, строителството и сектора на възобновяемата енергия.

През 2010 г. глобалното производство на подсилени с влакна полимери (FRP) възлиза на приблизително 6 млн. тона, като за следващото десетилетие е прогнозиран ръст от 300%. Ако тази прогноза се сбъдне, потреблението на FRP ще надвиши 18 млн. тона до 2025 г.

САЩ, Япония и Китай са водещи по производство на въглеродни влакна. Изследователите се надяват методът им да спомогне за увеличаване на капацитета на австралийската индустрия в областта, както и на сътрудничество с производители на ветрогенераторни турбини и търговски въздухоплавателни средства, а също и с компании от автомобило- и корабостроенето.