Les fibres de vidre al final de la seva vida útil es converteixen en carbur de silici! Un altre mètode nou de reciclatge de fibres de vidre s'ha desenvolupat a l'estranger
Fibra de vidreEls plàstics reforçats (GFRP) s'utilitzen en una gran varietat d'aplicacions, des de components d'avions fins a pales d'aerogeneradors. No obstant això, precisament per la seva robustesa i versatilitat,fibra de vidretambé és molt difícil d'eliminar. Com a resultat, la majoria dels residus de fibra de vidre s'enterren als abocadors després que arriben al final de la seva vida útil.
Per abordar aquest problema, els investigadors i col·laboradors de la Rice University han desenvolupat un nou mètode de reciclatge eficient energèticament que converteix GFRP en carbur de silici, que s'utilitza àmpliament en semiconductors, paper de vidre i altres productes. La investigació es publica a la revista Nature Sustainability.
"El GFRP s'utilitza per fer coses molt grans i, en la majoria dels casos, acabem enterrant tota l'estructura de l'ala d'un avió o les pales d'un aerogenerador en un abocador", va dir James Tour, professor de química i ciència dels materials i nanoenginyeria. a Rice." L'eliminació de GFRP d'aquesta manera no és sostenible. Fins ara, no hi ha bons mètodes de reciclatge".
1. Gestió de residus GFRP
Amb la pressió creixent de les agències reguladores per modificar i millorar els mètodes de reciclatge de vehicles al final de la seva vida útil, hi ha una necessitat crítica de millors maneres de gestionar els residus de GFRP. Tot i que alguns han intentat desenvolupar maneres de tractar el GFRP mitjançant la incineració o la dissolució, Yi Cheng, investigador assistent postdoctoral que treballa al Tour Lab i becari júnior del Rice College, diu que aquests mètodes no són ideals perquè consumeixen molts recursos i provocar contaminació ambiental.
"Aquest material té plàstic a la superfície de la fibra de vidre, i la incineració del plàstic produeix molts fums tòxics", diu Cheng." Intentar dissoldre el GFRP també és problemàtic perquè els dissolvents produeixen grans quantitats de residus àcids o àlcalis. Volíem trobar una solució més. manera respectuosa amb el medi ambient de tractar aquest material".
2. Carbur de silici per a paper de vidre i semiconductors
El laboratori de Tull ja ha arribat als titulars per desenvolupar noves aplicacions de tractament i reciclatge de residus mitjançant la tecnologia de calefacció flash joule. L'escalfament Flash Joule és una tecnologia que fa passar un corrent elèctric a través d'un material de resistència elèctrica moderada per escalfar-lo ràpidament a temperatures molt elevades i convertir-lo en altres substàncies. tour diu que quan va conèixer els problemes que implica el processament de GFRP per col·legues de l'Agència de Projectes de Recerca Avançada del Departament de Defensa dels EUA, va pensar que aquest tipus de turboescalfament podria convertir GFRP en carbur de silici, que s'utilitza àmpliament en semiconductors i paper de vidre. Ja sabíem que si escalfàvem una barreja de clorur metàl·lic i carboni mitjançant escalfament flash-joule, podríem obtenir carburs metàl·lics, i en una demostració, vam fer carbur de silici", diu Tour. Així que vam poder utilitzar aquest treball per venir. amb un procés per transformar GFRP en carbur de silici".
Aquest nou procés tritura GFRP en una barreja de plàstic i carboni; s'afegeix més carboni si cal per fer que la mescla sigui conductora de l'electricitat. A continuació, els investigadors apliquen alta tensió mitjançant dos elèctrodes per augmentar la seva temperatura a 1.600 ~ 2.900 graus. "L'alta temperatura afavoreix la conversió de plàstic i carboni en carbur de silici", explica Tour. "Podem fer dos tipus diferents de carbur de silici, que es poden utilitzar per a diferents finalitats. De fet, un dels carburs de silici mostra una capacitat excel·lent i valorar el rendiment com a material d'ànode de la bateria".
3. L'ampliació del procés de baix cost està en marxa
Tot i que aquesta investigació inicial va ser una prova de prova de concepte a escala de banc al laboratori, Tour i els seus col·legues han començat a treballar amb empreses externes per ampliar el procés per a un ús més ampli. El reciclatge de GFRP té un cost operatiu inferior a 0,05 $ per quilogram, que és molt més barat i més respectuós amb el medi ambient que la incineració o la dissolució. Caldrà temps i una bona enginyeria per ampliar adequadament aquest nou mètode, però Tour diu que està entusiasmat que el seu laboratori hagi estat capaç de desenvolupar un mètode sostenible per convertir els residus de GFRP en carbur de silici.