Углеродное волокно является одним из самых впечатляющих материалов. Он сильнее стали, но настолько легкий, что он используется во всем, от самолетов и жестких деталей для суперкаров до высококачественных велосипедов и теннисных ракетков. Его соотношение силы к весу не имеет себе равных, что делает его для отраслей, которые заботятся о производительности и эффективности. Поскольку производится больше продуктов из углеродного волокна, чем когда -либо прежде, вопрос о том, что происходит со всем этим материалом в конце его жизни, становится все более важным.
Да, углеродное волокно может быть переработано, но процесс далеко не прост. В то время как утилизация помогает сократить экологические отходы и выбросы парниковых газов, проблемы с разрушением и восстановлением углеродного волокна делают его сложной, дорогостоящей и часто ограниченной практикой.
В большинстве случаев качество переработанного волокна недостаточно для высокопроизводительных отраслей, поэтому оно переходит в продукты более низкого уровня. Это только одна из многих проблем с углеродным волокном.
Почему переработка углеродного волокна так сложно
Самое большое препятствие в утилизации углеродного волокна заключается в отделении волокон от закаленной пластиковой смолы, которая удерживает их вместе. Традиционные методы утилизации, такие как измельчение или сжигание, могут извлекать волокна, но они часто повреждают их в процессе.
Этот ущерб делает переработанное волокно слабее и непригодным для использования в таких секторах, как аэрокосмическая или высокопроизводительная автомобиль, где прочность-это все. Эта деградация ограничивает его стоимость и ограничивает его применениями более низкого уровня, такими как строительные материалы или потребительские товары.
Даже при передовых тепловых процессах переработка углеродного волокна является энергоемкостью и дорогой. Эти системы могут сжигать большое количество электроэнергии и тепла, и лишь несколько специализированных объектов в мире могут справиться с работой в масштабе.
В результате большинство отходов из углеродного волокна по-прежнему оказываются на свалках, несмотря на то, что они не биоразлагаемые и способны задержать в окружающей среде более 50 лет. Более 30% материала из углеродного волокна тратится впустую только во время производства, что быстро составляет, особенно в отраслях, которые используют его оптом.
Толчок к более разумной переработке
К счастью, новые методы утилизации предлагают путь вперед. Например, химическая утилизация избегает теплового повреждения, разбивая смолу химически и позволяя углеродным волокнам оставаться почти такими же сильными, как когда они были впервые сделаны.
Исследователи в USC даже разработали метод, который сохраняет более 97% силы волокна, а также восстанавливает ценную полимерную матрицу. Другие инновации, такие как использование инженерных грибов для разрушения композитных материалов, также показывают обещание.
Тем не менее, стоимость остается главным препятствием. Новое углеродное волокно в 20 раз дороже, чем сталь, и переработанное волокно, в то время как дешевле на 30–40%, все еще сталкивается с проблемами качества. Тем не менее, с ростом спроса на устойчивые материалы, а также растущее давление на борьбу с будущими отходами из ветряных турбин и самолетов, компании и исследователи удваиваются.
Некоторые стартапы работают над новыми полимерами, которые позволяют изменить старые детали, сокращая время обработки и стоимость. Понятно, что если отрасль сможет увеличить эти решения, переработанное углеродное волокно может помочь учесть растущий разрыв в поставках.
