Karbon Fiberi Geri Dönüştürmek için Etkili Bir Yöntem Bulundu
Kompozit malzemeleri geri dönüştürmek yüzde 70’e kadar daha ucuz olabilir ve standart üretime kıyasla CO2 emisyonlarında yüzde 90-95 oranında azalma sağlanabilir.
Son yıllarda döngüsel ekonomi odak noktası haline geldi ve geri dönüştürülebilir malzemelerden yapılmış ürünlere talep arttı. Ancak birçok malzeme yıpranmaya başlamadan önce çok az miktarda geri dönüştürülebiliyor.
Karbon fiber takviyeli polimer (CFRP) kompozitler gibi biyolojik olarak parçalanamayan malzemelerin geri dönüşümde bu nedenle etkili bir yöntem eksikliği mevcuttur.
Bu kompozitler, rüzgar türbinleri, uçak parçaları, arabalar ve gemilerde bulunmasının yanı sıra gündelik yaşamımızın bir parçası haline gelen dizüstü bilgisayarlar ve cep telefonları gibi teknolojik ürünlerde de mevcuttur.
Tipik olarak hem çevre hem de halk sağlığı için önemli tehditler oluşturan çöp sahalarında veya yakılarak bertaraf edilirler.
Mevcut geri dönüşüm yöntemlerinin büyük çoğunluğu ayrıca geri kazanılan malzemenin mekanik ve fiziksel özelliklerinde büyük bir hasara neden olarak temel işlevselliği zayıflatır.
Sydney Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Okulu’ndan araştırmacılar, orijinal sağlamlığının yüzde 90’ını korurken CFRP kompozitlerini geri dönüştürmek için optimize edilmiş bir yöntem geliştirdiler.
Çalışmanın baş araştırmacısı Dr. Ali Hadigheh “Küresel olarak ve Avustralya’da daha iyi geri dönüşüm süreçleri için atılımlar var, ancak çoğu zaman bir malzemenin sonsuz sayıda geri dönüştürülebileceğine yönündeki düşünce kesinlikle geçerli değildir. Çoğu geri dönüşüm süreci, malzemenin mekanik veya fiziksel özelliklerini kötü etkiler.” dedi.
Dr. Hadigheh “Şimdiye kadar, karbon elyaftan yapılan ürünlerin sürekli olarak geri dönüştürülmesi imkansızdı. Geri dönüşümün çoğunun parçalama, kesme veya öğütmeyi içerdiği göz önüne alındığında, elyaflar yıpranmakta ve oluşan ürünün kalitesini azaltmaktaydı.” diyerek sözlerini sürdürdü.
“Bu yöntemler, saf karbon fiber üretirken sera gazı emisyonlarına önemli ölçüde katkıda bulunduğu için çevremiz için büyük bir zorluk ve tehdit oluşturuyor.”
“Bu sorunla mücadele etmek ve döngüsel ekonomiye gerçekten katkı sağlamak için tabletlerden BMW’lere kadar kullanılan karbon elyafı geri dönüştürmek amacıyla verimli ve ekonomik bir yöntem geliştirdik.”
“Bunu yapmak için iki aşamalı, optimize edilmiş bir proses kullandık. İlk adım, ısıyı kullanarak malzemeyi parçalayan, özellikle reçine matrisiyle iyi bir bağ gelişmesini önleyen kısmı önemli ölçüde kömürleştiren “piroliz” aşamasıdır İkinci işlem olan oksidasyonda bu kömür yüksek sıcaklıklar ile giderilmektedir.”
“Piroliz ve oksidasyon tek başına karbon liflerini korumak için yeterli değildir ve bu işlemler zaten bir süredir mevcuttur. CFRP’lerin termal ayrışmasının ekonomik ve yüksek kaliteli bir geri kazanımla sağlanması için kompozitte bir kimyasal reaksiyon başlatmak ve karbon fiberleri çevreleyen reçine matrisinden ayırmak için gereken enerji analiz edilmelidir.”
“Yöntemimizi bu kadar başarılı kılan şey oksitlenme ve ısıtma için harcanan zaman, sıcaklık, ısıtma hızı, basınç gibi karbon fiberin işlevselliğini koruyan spesifik parametreler eklememizdir.”
“Projeye, geri dönüştürülmüş karbon fiber kompozitlerden yapılan yüksek kaliteli, düşük maliyetli yapısal malzemelerin havacılık, otomotiv, spor malzemeleri, yenilenebilir enerji ve inşaat gibi çeşitli sektörlerde kullanılması amacıyla başladık.”
2010 yılında, fiber takviyeli polimerlerin (FRP) küresel üretimi yaklaşık 6 milyon tondu ve on yılda yüzde 300 büyüyeceği belirtilmişti. Bu tahminle FRP’lerin tüketimi 2025 yılına kadar 18 milyon tonu aşacak ve son ürün değeri 80 milyar Avustralya doları olacak.
Doktor Hadigheh “2016 Avustralya Ulusal Atık Raporu, kompozit malzemelerin kullanımının gelecekte geri dönüşüm için zorluklar yarattığı sonucuna varmıştı. Açıkça ifade etmek gerekirse, karbon fiber kompozitleri geri dönüştürmek için verimli ve uygun maliyetli yöntemler geliştirmezsek, çevreye önemli ölçüde zarar verme riskimiz var.” diyerek sözlerini sonlandırdı.
Kaynak: phys.org
