解决迫在眉睫的未来浪费问题

悉尼大学的研究人员已经开发出新的方法来解决未来废物的主要来源的汽车、航空航天和可再生能源产业。

阿里博士Hadigheh废弃物从一架飞机。图片:斯蒂芬妮Zingsheim,悉尼大学。

据估计,到2030年碳和玻璃纤维复合材料(碳纤维增强塑料),材料常用于风力涡轮机叶片,氢坦克、飞机、游艇、建设、和汽车制造业,将是一个关键全球废物流。

一年一度的碳纤维增强塑料废物积累仅从飞机和风力涡轮机行业预计到2050年将达到840300吨,相当于34满座的球场——如果不采用合适的回收方法。

而回收方法确实存在,目前大部分的废物填埋或焚烧。“处女”复合材料的生产也进一步影响环境,包括生产过程中资源消耗和高能源输入。

尽管存在众多的方法回收碳纤维复合材料,悉尼大学的一个研究小组说,如果完全实现,有可能显著降低能耗70%,防止密钥流的材料浪费。

“碳纤维复合材料被认为是一个“奇迹”材料——他们是耐用,耐风化和高度通用的,以至于他们使用预计将增加至少60%仅在未来十年,“Hadigheh从土木工程学院的博士说。“但这巨大的增长也带来了一个巨大的浪费。例如,据估计,约500000吨的碳和玻璃纤维复合材料的浪费可再生能源部门将在2030年存在。”

一种新的回收方法

为了解决这个问题,最近Hadigheh博士和他的博士研究生博士燕魏已经开发出一种新的碳和玻璃纤维复合材料回收方法,以防止end-of-generation材料垃圾填埋场。发表在复合材料B部分:工程增加他们的方法确保材料恢复和改善能源效率相比以前的方法。

“我们的动力学分析表明,预处理的碳纤维增强塑料进行额外的反应阶段,使增强在较低温度下分解与未经处理的碳纤维增强塑料相比,“Hadigheh博士说。的溶剂分解预处理不仅促进更大的故障,也保留了纤维的力学性能降低热耗在回收。”

预处理的碳纤维增强塑料回收纤维获得保留90%的原始力量,超过纤维的强度恢复仅通过热降解了10%。

燕魏博士完成了她的博士学位。图片:斯蒂芬妮Zingsheim,悉尼大学。

“证明我们的方法的实际适用性,我们成功地回收自行车架和飞机碎片的一部分由碳纤维增强塑料复合材料使用我们的混合方法。这些结果不仅验证化学预处理的效果,也证明了改进回收碳纤维的力学特性,“Hadigheh博士说。

回收碳纤维

在之前的论文,该小组还提出了10个不同的详细评估碳和玻璃纤维复合废物处理系统基于经济效率和环境影响,考虑废料的类型和它的地理位置。

Hadigheh博士的研究小组发现,溶剂分解,方法,材料可以分解应用程序特定的压力和温度下的溶剂——可能回收碳纤维而提供高的净利润。热回收方法,如催化裂解和裂解加上氧化还提供了一个高经济回报。

溶剂分解和电化学方法也显示导致二氧化碳排放到大气中显著低于掩埋和焚烧。

一个巨大的机会

研究人员说,制造商应该超越不断创建原始材料,同时,开发回收产品从临终流。

阿里Hadigheh和燕魏博士的实验室。形象:斯蒂芬妮Zingsheim,悉尼大学。

“这是一个巨大的机遇,”魏博士说。”,不仅因为回收方式多种多样,成本效益和最小有效的环境”。

”在一个越来越多的供应链中断的时代,当地回收产品可以提供一个更直接的产品相比,进口并创建一个蓬勃发展的先进制造业。

“虽然日常消费者回收的意识增加,塑料垃圾是在聚光灯下,澳大利亚必须立即考虑大规模回收的新一代建筑材料之前挂载为另一个浪费的问题,放入篮子太难。”

Hadigheh博士的团队还在开发方法复合材料的回收和最近专利机器精确排列可回收碳纤维,这样他们可以改变用途。

的分析

研究人员进行了生命周期分析(LCA),成本效益分析(CBA)和TRL (TRL)评估不同的废物处理方法:垃圾填埋,焚烧,机械回收,催化热解、氧化、热解氧化相结合,液化层,使用碱和酸溶剂溶剂分解,电化学方法。

参考:魏Y, Hadigheh SA。开发一种创新的碳纤维增强塑料废物回收的混合热化学回收方法。Comp B部分:女士。2023;260:110786。doi:10.1016 / j.compositesb.2023.110786

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