Ngày 29 tháng 2024 năm XNUMX (Tin tức Nanowerk) Nhựa gia cố bằng sợi thủy tinh (GFRP), một vật liệu composite bền và chắc chắn, được sử dụng rộng rãi trong mọi thứ, từ các bộ phận máy bay đến cánh quạt gió. Tuy nhiên, chính những đặc tính khiến nó đủ bền để sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau lại khiến việc xử lý trở nên khó khăn. Do đó, hầu hết chất thải GFRP đều được chôn trong bãi chôn lấp khi nó hết tuổi thọ. Theo một nghiên cứu được công bố trên Tính bền vững của thiên nhiên (“Tái chế nhanh nhựa gia cố bằng sợi thủy tinh thải thành cacbua silic”), Các nhà nghiên cứu và cộng tác viên của Đại học Rice đã phát triển một phương pháp tái chế mới, tiết kiệm năng lượng để biến nhựa gia cố bằng sợi thủy tinh (GFRP) thành cacbua silic, được sử dụng rộng rãi trong chất bán dẫn, giấy nhám và các sản phẩm khác. James Tour, Giáo sư và giáo sư TT và WF Chao cho biết: “GFRP được sử dụng để tạo ra những thứ rất lớn và phần lớn, chúng tôi chôn vùi cấu trúc cánh của máy bay hoặc cánh cối xay gió từ toàn bộ tuabin gió trong một bãi rác”. hóa học, khoa học vật liệu và kỹ thuật nano. “Việc xử lý GFRP theo cách này là không bền vững. Và cho đến nay vẫn chưa có cách nào tốt để tái chế nó.”
Gia nhiệt bằng Flash Joule là kỹ thuật truyền dòng điện qua vật liệu có điện trở vừa phải để nhanh chóng làm nóng vật liệu đến nhiệt độ đặc biệt cao và biến chúng thành các chất khác. (Ảnh của Jeff Fitlow, Đại học Rice) Với áp lực ngày càng tăng từ các cơ quan quản lý nhằm sửa đổi và cải thiện các phương pháp tái chế đối với các phương tiện đã hết hạn sử dụng, nhu cầu rất lớn về các phương pháp tốt hơn để quản lý chất thải GFRP. Trong khi một số người đã cố gắng phát triển các phương pháp sử dụng phương pháp đốt hoặc hòa tan để loại bỏ GFRP, thì Yi Cheng, một cộng tác viên nghiên cứu sau tiến sĩ và là thành viên cấp dưới của Học viện Rice, người làm việc trong phòng thí nghiệm Tour, cho biết các quy trình như vậy ít lý tưởng hơn vì chúng tốn nhiều tài nguyên và gây ô nhiễm môi trường.
Cheng cho biết: “Vật liệu này có nhựa trên bề mặt sợi thủy tinh và việc đốt nhựa có thể tạo ra rất nhiều khí độc”. “Cố gắng hòa tan GFRP cũng có vấn đề vì nó có thể tạo ra nhiều chất thải axit hoặc bazơ từ dung môi. Chúng tôi muốn tìm ra cách thân thiện với môi trường hơn để xử lý loại vật liệu này.” Phòng thí nghiệm của Tour đã gây chú ý khi phát triển các ứng dụng xử lý và tái chế chất thải mới bằng cách sử dụng hệ thống gia nhiệt flash Joule, một kỹ thuật truyền dòng điện qua vật liệu có điện trở vừa phải để nhanh chóng làm nóng nó đến nhiệt độ đặc biệt cao và biến nó thành các chất khác. Tour cho biết khi biết các vấn đề liên quan đến việc xử lý GFRP từ các đồng nghiệp tại Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến, ông đã nghĩ rằng loại tăng áp này có thể biến GFRP thành cacbua silic, được sử dụng rộng rãi trong chất bán dẫn và giấy nhám.
Tour cho biết: “Chúng tôi đã biết rằng nếu đun nóng hỗn hợp clorua kim loại và carbon bằng cách nung nóng Joule, chúng tôi có thể thu được cacbua kim loại ⎯ và trong một lần trình diễn, chúng tôi đã tạo ra cacbua silic”. “Vì vậy, chúng tôi có thể tận dụng công việc đó để đưa ra quy trình biến GFRP thành cacbua silic.” Quy trình mới này nghiền GFRP thành hỗn hợp nhựa và cacbon và bao gồm việc bổ sung thêm cacbon khi cần thiết để làm cho hỗn hợp có tính dẫn điện. Sau đó, các nhà nghiên cứu đặt điện áp cao vào nó bằng hai điện cực, đưa nhiệt độ của nó lên tới 1,600-2,900 độ C (2,912-5,252 độ F).
Tour giải thích: “Nhiệt độ cao đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi nhựa và cacbon thành cacbua silic”. “Chúng tôi có thể tạo ra hai loại cacbua silic khác nhau, có thể được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau. Trên thực tế, một trong những loại cacbua silic này cho thấy công suất và hiệu suất vượt trội khi làm vật liệu làm cực dương cho pin.” Mặc dù nghiên cứu ban đầu này là thử nghiệm chứng minh khái niệm trên quy mô bàn trong phòng thí nghiệm, Tour và các đồng nghiệp đã làm việc với các công ty bên ngoài để mở rộng quy trình để sử dụng rộng rãi hơn. Chi phí vận hành để nâng cấp GFRP chưa đến 0.05 USD/kg, rẻ hơn nhiều so với đốt hoặc hòa tan ⎯ và thân thiện với môi trường hơn.
Tour cho biết sẽ mất thời gian ⎯ và một số kỹ thuật tốt ⎯ để mở rộng quy mô một cách thích hợp phương pháp nâng cấp flash mới này. Ông cho biết ông rất vui mừng khi phòng thí nghiệm của mình có thể phát triển một phương pháp bền vững để biến rác GFRP thành kho báu silicon cacbua.
Ông nói: “GFRP này là một sản phẩm phế thải thường được đưa vào bãi rác và bây giờ bạn có thể biến nó thành một sản phẩm có thể sử dụng được để giúp đỡ nhân loại”. “Đây chính xác là cách tiếp cận mà chúng ta cần để hỗ trợ nền kinh tế tuần hoàn.
Gia nhiệt bằng Flash Joule là kỹ thuật truyền dòng điện qua vật liệu có điện trở vừa phải để nhanh chóng làm nóng vật liệu đến nhiệt độ đặc biệt cao và biến chúng thành các chất khác. (Ảnh của Jeff Fitlow, Đại học Rice) Với áp lực ngày càng tăng từ các cơ quan quản lý nhằm sửa đổi và cải thiện các phương pháp tái chế đối với các phương tiện đã hết hạn sử dụng, nhu cầu rất lớn về các phương pháp tốt hơn để quản lý chất thải GFRP. Trong khi một số người đã cố gắng phát triển các phương pháp sử dụng phương pháp đốt hoặc hòa tan để loại bỏ GFRP, thì Yi Cheng, một cộng tác viên nghiên cứu sau tiến sĩ và là thành viên cấp dưới của Học viện Rice, người làm việc trong phòng thí nghiệm Tour, cho biết các quy trình như vậy ít lý tưởng hơn vì chúng tốn nhiều tài nguyên và gây ô nhiễm môi trường.
Cheng cho biết: “Vật liệu này có nhựa trên bề mặt sợi thủy tinh và việc đốt nhựa có thể tạo ra rất nhiều khí độc”. “Cố gắng hòa tan GFRP cũng có vấn đề vì nó có thể tạo ra nhiều chất thải axit hoặc bazơ từ dung môi. Chúng tôi muốn tìm ra cách thân thiện với môi trường hơn để xử lý loại vật liệu này.” Phòng thí nghiệm của Tour đã gây chú ý khi phát triển các ứng dụng xử lý và tái chế chất thải mới bằng cách sử dụng hệ thống gia nhiệt flash Joule, một kỹ thuật truyền dòng điện qua vật liệu có điện trở vừa phải để nhanh chóng làm nóng nó đến nhiệt độ đặc biệt cao và biến nó thành các chất khác. Tour cho biết khi biết các vấn đề liên quan đến việc xử lý GFRP từ các đồng nghiệp tại Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến, ông đã nghĩ rằng loại tăng áp này có thể biến GFRP thành cacbua silic, được sử dụng rộng rãi trong chất bán dẫn và giấy nhám.
Tour cho biết: “Chúng tôi đã biết rằng nếu đun nóng hỗn hợp clorua kim loại và carbon bằng cách nung nóng Joule, chúng tôi có thể thu được cacbua kim loại ⎯ và trong một lần trình diễn, chúng tôi đã tạo ra cacbua silic”. “Vì vậy, chúng tôi có thể tận dụng công việc đó để đưa ra quy trình biến GFRP thành cacbua silic.” Quy trình mới này nghiền GFRP thành hỗn hợp nhựa và cacbon và bao gồm việc bổ sung thêm cacbon khi cần thiết để làm cho hỗn hợp có tính dẫn điện. Sau đó, các nhà nghiên cứu đặt điện áp cao vào nó bằng hai điện cực, đưa nhiệt độ của nó lên tới 1,600-2,900 độ C (2,912-5,252 độ F).
Tour giải thích: “Nhiệt độ cao đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi nhựa và cacbon thành cacbua silic”. “Chúng tôi có thể tạo ra hai loại cacbua silic khác nhau, có thể được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau. Trên thực tế, một trong những loại cacbua silic này cho thấy công suất và hiệu suất vượt trội khi làm vật liệu làm cực dương cho pin.” Mặc dù nghiên cứu ban đầu này là thử nghiệm chứng minh khái niệm trên quy mô bàn trong phòng thí nghiệm, Tour và các đồng nghiệp đã làm việc với các công ty bên ngoài để mở rộng quy trình để sử dụng rộng rãi hơn. Chi phí vận hành để nâng cấp GFRP chưa đến 0.05 USD/kg, rẻ hơn nhiều so với đốt hoặc hòa tan ⎯ và thân thiện với môi trường hơn.
Tour cho biết sẽ mất thời gian ⎯ và một số kỹ thuật tốt ⎯ để mở rộng quy mô một cách thích hợp phương pháp nâng cấp flash mới này. Ông cho biết ông rất vui mừng khi phòng thí nghiệm của mình có thể phát triển một phương pháp bền vững để biến rác GFRP thành kho báu silicon cacbua.
Ông nói: “GFRP này là một sản phẩm phế thải thường được đưa vào bãi rác và bây giờ bạn có thể biến nó thành một sản phẩm có thể sử dụng được để giúp đỡ nhân loại”. “Đây chính xác là cách tiếp cận mà chúng ta cần để hỗ trợ nền kinh tế tuần hoàn.
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=64759.php
