Преобразование отходов стеклопластика: революционный метод переработки Университета Райса в карбид кремния

Пластик, армированный стекловолокном (GFRP), представляет собой высокопрочный композит, широко используемый в компонентах самолетов и лопастях ветряных турбин. Однако его прочные характеристики создают серьезные проблемы при утилизации, что часто приводит к захоронению на свалке по истечении срока службы.

Недавно опубликованные в журнале Nature Sustainability, исследователи из Университета Райса и их коллеги впервые разработали энергоэффективный метод вторичной переработки стеклопластика. Команда под руководством Джеймса Тура, профессора химии и материаловедения, разработала новаторский подход к преобразованию стеклопластика в карбид кремния, универсальный материал, имеющий решающее значение для полупроводников и наждачной бумаги.

Тур подчеркнул неустойчивую практику захоронения крупных конструкций из стеклопластика, таких как крылья самолетов и лопасти ветряных мельниц, на свалках неповрежденными из-за отсутствия эффективных методов переработки. Традиционные методы утилизации, такие как сжигание или сольволиз, считаются неадекватными из-за их ресурсоемкого характера и потенциального вреда для окружающей среды, включая выбросы токсичных газов и химические отходы.

Новый процесс вторичной переработки, разработанный лабораторией Тура, использует джоулевый нагрев — метод, который быстро нагревает стеклопластик до температур в диапазоне от 1600 до 2900 градусов по Цельсию (от 2912 до 5252 по Фаренгейту). Такая высокая температура способствует превращению пластиковых и углеродных компонентов стеклопластика в карбид кремния. Процесс включает в себя измельчение стеклопластика в смесь пластика и углерода, повышение проводимости за счет дополнительного углерода по мере необходимости и подачу высокого напряжения с помощью электродов.

Первоначальные испытания концепции, проведенные в лабораторных условиях, показали многообещающие результаты. В настоящее время ведется сотрудничество с внешними партнерами для расширения масштабов этого экономически эффективного метода, эксплуатационные расходы которого составляют менее 0,05 доллара США за килограмм, что значительно дешевле и более экологично, чем традиционные методы утилизации.

Тур выразил энтузиазм по поводу потенциала этого инновационного подхода к преобразованию отходов стеклопластика в ценные продукты из карбида кремния, поддерживая устойчивые практики и способствуя развитию экономики замкнутого цикла. Он подчеркнул важность преобразования отходов различных применений в новые полезные продукты в соответствии с глобальными усилиями по снижению воздействия на окружающую среду и повышению эффективности использования ресурсов.