¡Las fibras de vidrio al final de su vida útil se convierten en carburo de silicio! Se ha desarrollado en el extranjero otro nuevo método para reciclar fibras de vidrio
fibra de vidrioLos plásticos reforzados (GFRP) se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde componentes de aviones hasta palas de turbinas eólicas. Sin embargo, precisamente por su robustez y versatilidad,fibra de vidrioTambién es muy difícil deshacerse de él. Como resultado, la mayoría de los residuos de fibra de vidrio se entierran en vertederos una vez que llegan al final de su vida útil.
Para abordar este problema, investigadores y colaboradores de la Universidad Rice han desarrollado un nuevo método de reciclaje energéticamente eficiente que convierte el GFRP en carburo de silicio, que se usa ampliamente en semiconductores, papel de lija y otros productos. La investigación se publica en la revista Nature Sustainability.
"El GFRP se utiliza para fabricar cosas muy grandes, y en la mayoría de los casos terminamos enterrando toda la estructura del ala de un avión o las palas de una turbina eólica en un vertedero", dijo James Tour, profesor de química y ciencia de materiales y nanoingeniería. en Rice." Desechar el GFRP de esta manera no es sostenible. Hasta el momento, no existen buenos métodos de reciclaje."
1. Gestión de residuos de PRFV
Con la creciente presión de las agencias reguladoras para modificar y mejorar los métodos de reciclaje de vehículos al final de su vida útil, existe una necesidad crítica de mejores formas de gestionar los residuos de GFRP. Si bien algunos han intentado desarrollar formas de tratar el GFRP mediante incineración o disolución, Yi Cheng, investigador asistente postdoctoral que trabaja en el Tour Lab y miembro junior del Rice College, dice que estos métodos no son ideales porque requieren muchos recursos y causar contaminación ambiental.
"Este material tiene plástico en la superficie de fibra de vidrio, y al incinerar el plástico se producen muchos vapores tóxicos", afirma Cheng. "Intentar disolver el GFRP también es problemático porque los disolventes producen grandes cantidades de desechos ácidos o alcalinos. Queríamos encontrar una forma más forma respetuosa con el medio ambiente de tratar este material".
2. Carburo de silicio para papel de lija y semiconductores.
El laboratorio de Tull ya ha aparecido en los titulares por desarrollar nuevas aplicaciones de reciclaje y tratamiento de residuos utilizando tecnología de calentamiento flash joule. El calentamiento Flash Joule es una tecnología que pasa una corriente eléctrica a través de un material de resistencia eléctrica moderada para calentarlo rápidamente a temperaturas súper altas y convertirlo en otras sustancias. tour dice que cuando se enteró de los problemas involucrados en el procesamiento de GFRP a través de colegas de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Defensa de EE. UU., pensó que este tipo de turbocalentamiento podría convertir el GFRP en carburo de silicio, que se usa ampliamente en semiconductores y papel de lija. Ya sabíamos que si calentábamos una mezcla de cloruro metálico y carbono mediante calentamiento flash-joule, podríamos obtener carburos metálicos, y en una demostración, fabricamos carburo de silicio", dice Tour. Así que pudimos utilizar este trabajo en el futuro. "Estamos desarrollando un proceso para transformar GFRP en carburo de silicio".
Este nuevo proceso muele GFRP hasta obtener una mezcla de plástico y carbono; Se añade más carbono si es necesario para que la mezcla sea eléctricamente conductora. Luego, los investigadores aplican alto voltaje utilizando dos electrodos para elevar su temperatura a 1.600 ~ 2.900 grados. "La alta temperatura favorece la conversión del plástico y del carbono en carburo de silicio", explica Tour. "Podemos fabricar dos tipos diferentes de carburo de silicio, que pueden utilizarse para distintos fines. De hecho, uno de los carburos de silicio muestra una excelente capacidad y Calificar el rendimiento como material de ánodo de batería".
3. Se está ampliando el proceso de bajo costo
Si bien esta investigación inicial fue una prueba de concepto a escala de laboratorio, Tour y sus colegas comenzaron a trabajar con empresas externas para ampliar el proceso y lograr un uso más amplio. El reciclaje de GFRP tiene un costo operativo de menos de 0.05 dólares por kilogramo, lo que es mucho más barato y más respetuoso con el medio ambiente que la incineración o disolución. Se necesitará tiempo y buena ingeniería para ampliar adecuadamente este nuevo método, pero Tour dice que está entusiasmado de que su laboratorio haya podido desarrollar un método sostenible para convertir residuos de GFRP en carburo de silicio.
