גישות חדשניות למחזור פחמן סיבים

סיבים פחמן מורכבים הם מהפכה תעשיות החל אווירוקל ורכב להשלכות אנרגיית רוח וציוד ספורט, הודות לאתגרים יוצאי דופן שלהם במשקל ועמידות קיימא.חומרים אלה מאפשרים למהנדסים לעצב מטוסים קלים יותר, יותר יעיל דלק, מכוניות מהירות יותר, ועוד רדיקלים ספורטיביים לתוך איכות חיים נרחבת יותר, עם זאת, תכונות שהופכות את סיבי פחמן מורכבים כל כך - את העוצמה, עמידות כימית, וארוכות ארוך - גם ליצור עדיפות משמעותית יותר לחיים אלה.

למה פחמן סיבים חוזרים

סיבים פחמן הוא חומר אנרגיה-רגיש לייצר, עם תהליכי ייצור לעתים קרובות הדורשים טמפרטורות מעל 1000 מעלות צלזיוס. טביעת הרגל פחמן של סיבים פחמן בתולה היא משמעותית, מה שהופך את השימוש שלה למנוף קריטי לצמצום ההשפעה הכוללת הסביבתית. יתר על כן, השוק העולמי של סיבים פחמן מורכב במהירות, מונע על ידי הביקוש להקליד תחבורה ומחזור אנרגיה מתחדשת.

אתגרים נוכחיים ב Recycling Carbon סיבים

האתגר הבסיסי של מחזור סיבים פחמן מורכב שקרים בעיצוב שלהם מאוד. חומר מורכב הוא שילוב של סיבים פחמן משובצים במטריקס פולימרי - באופן חד משמעי a thermoset resin כמו epoxy, פוליסטר, או vinyl ester. Thermoset resins לעבור תגובה כימית בלתי הפיכות במהלך ריפוי, כלומר הם לא יכולים להיות resomeled ובצורת כמו סיבים מסוכנים כדי לשבור את הרגימנטיקה מאוד.

גישות מחזוריות מסורתיות יש חסרונות משמעותיים.FLT:0 (Mechanical RecyclingsphiveFLT:1), אשר כרוך שחיקה או פיזור של חלקיקים קטנים יותר, היא השיטה הפשוטה ביותר אבל לעתים קרובות תוצאות סיבים מקצרים מאוד ושווי נמוך, ייצור של סיבים מזיקים, מוצר מבוזר נוטה לפעול כממלא יותר מאשר חיזוק, עם תכונות מכניות הרבה מתחת לשקעים המקוריים, אלא גם כן, יש צורך בזרימת אנרגיה נמוכה יותר, אך לשחזר את רמות נמוכות יותר.

שיטות מחזור חדשניות

בעשור האחרון, התקדמות משמעותית נעשתה בפיתוח שיטות מחזוריות המשמרות איכות סיבים והופכים את התהליך ליותר קיימא מבחינה כלכלית.החידושים האלה להתמקד בפירוק סלקטיבית של שרף תוך השארת סיבי הפחמן שלמים ונקיים.

Pyrolysis

Pyrolysis הוא כיום הטכנולוגיה המיחזור המתוכננת ביותר עבור מרוכבים סיבים פחמן.התהליך כולל חימום פסולת מורכבת לטמפרטורות בין 400 מעלות צלזיוס ל 1000 מעלות צלזיוס באווירה נטולת חמצן או מוגבלת של או מוגבלת של אוקסגן.אנרגיה החום גורמת לדלקת פולימרוז מקורית כדי למנוע משקעים תרמיים לתוך גזים נוזליים נוזליים נוזליים נוזליים ונוזלים על ידי מוצרי פחמן - בעיקר שמנים ונפט פחמן - בעוד סיבי פחמן - בעוד סיבי פחמן נותרו כ-ידי מים חמים כמו אלה.

Solvolysis

Solvolysis, הידוע גם כמחזור כימי, משתמש בפתרון פותרים - או בתנאים תת-ביקורתיים או סופר קריטיים - כדי לפזר את המרטריקס הקשורה לשרף (התהליך בדרך כלל פועל בטמפרטורות גבוהות (200-400 מעלות צלזיוס) ולחצים (עד 200 בר) עם פתרונות כגון מים, אלכוהול, או קטונים.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

בעוד מחזור מכני מסורתי מייצר מוצרים בעלי ערך נמוך, חידושים אחרונים משלבים יישומים מתקדמים וטכניקות שחיקה עם הפרדה ממוקדת.גישה זו, לעתים קרובות ממוחזרת:0.) מחזור מורכב מחזורי של סיבים מתקדמים או פחמן BLT:1, הראשון מפריד פסולת מורכבת על ידי סיבים, מערכת משיכה, דחיסה ממוחזרת, ורמת זיהום פחמן-הפחתת משקל גבוהה יותר (NIR) או תרכובת של תרכובת אלקטרו-ידי שומן-ממדן (xin-מפרקים) היא נמוכה יותר של טכניקות דחיסהחומרים).

המונחים: pyrolysis

הידרוביזה בצורת מיקרוגל (MAP) היא וריאציות מתעוררות של pyrolysis קונבנציונלי המשתמשת אנרגיה מיקרוגל כדי לחמם את עובי מבפנים החוצה. שיטה חימום נפח זה הוא מהיר יותר ויעיל אנרגיה מאשר קרינה קונבנציונלית או convective, לעתים קרובות להפחית את זמני עיבוד הפיילוט משעות עד דקות.היתרונות העיקריים הם מיקרוגלים מצוינים לתפקוד חשמלי שלהם, כך שהם מעדיפים במהירות נמוכה יותר של רמות של אנרגיה מופחתת עם רמות גבוהות יותר.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

מעבר לשיטות מבוססות אלה, גל של טכנולוגיות מחזור הדור הבא נחקר במעבדות אקדמיות ותעשייתיות ברחבי העולם.גישות אלה נועדו לטפל פערים הנותרים באיכות סיבים, יעילות אנרגיה, ורמת יכולת סקאלה כלכלית.

« zymatic Degradation

השפלה אנזומטית מציעה נתיב אלגנטי וידידותי לסביבה כדי לשחזר את התרכובות thermoset.הרעיון הוא להשתמש אנזימים ספציפיים - זרזים ביולוגיים - אשר יכול לזרז את הידרוליזה או lysis של שרשרת פולימרים רזסין תחת תנאים קלים (טמפרטורה מסוימת בלחץ, pH נייטרלי) זה מונע את הטמפרטורות גבוהות ולחצים של שיטות תרמיות וסולניות, להפחית באופן דרמטי את האנזימים של תרופות מכניות מסוימות.

טכנולוגיית שפעת קריטית

בהתבסס על עקרונות solvolysis בינוניים, טכנולוגיית נוזל סופר קריטי משתמשת נוזלים מעבר לנקודה הקריטית שלהם - שבו הם מציגים את סיבים דמויי גז ונוזל כמו נוזל-כמו נוזלי, פחמן דו חמצני קריטי (scCO2) הוא אטרקטיבי במיוחד כי זה לא רעיל, לא רעיל, לא זרז, ודחיסות כימית של קיבולת גבוהה של 400 לחץ דם (או לחץ דם) הוא רק פתרון גרוע עבור משככי כאבים, או לחץ דם יעיל.

השכרה לתוספת ייצור

אחד בכיוון מבטיח עבור סיבים לייצור פחמן ממוחזר הוא השימוש שלהם בייצור תוספים, במיוחד מבולגן filament (FFF) ו- פיזור גרניטארי מרוקנת (FGF) סיבים ממוחזרים - לעתים קרובות קצר או מפונק - יכול להיות מורכב יותר עם thermoplasticilas כמו ניילון, acrylonile אבל אדן (ABS), או פוליקרבן כדי ליצור 3Dilas מיוחדים תהליכים מפוזרים כי הם תכונות.

יתרונות כלכליים וסביבתיים

(הופנה מהדף Recycling) הוא חיזוק כמו טכנולוגיה בוגרת וקיימות הופכת למינוי תחרותי (ה-Horiator) מפרספקטיבה כלכלית מורכבת, סיבים ממוחזרים של פחמן 7, בהשוואה ל- 20-50% בהשוואה ל-Bolbesal Association, פתיחת יישומים שבהם חומר בתולה הוא בלתי חוקי לפטור את פליטות הפחמן (F) באופן פעיל ב-CDC) באופן קבוע, מתוצאות של מוצרי רכב ממוחזרים בקנה מידה, ותיקון.

יישומי תעשייה ומחקרי מקרים

המעבר ממחקר מעבדה לפרקטיקה תעשייתית הוא מאיץ.דוגמה מובילה היא Airbus ו- ELG Carbon Fibre השותפות, אשר הוכיח בהצלחה את השימוש בסיבים ממוחזרים של פחמן רכיבי תא אוויר שאינם מבנים, כגון פגזי בטיחות ומוליכים למחצה.חומרי פיתוח ממוחזרים של חברת DEM) ו- IFST) תוך צמצום משקל ועלויות בתחום הרכב, משולבות בסיבים אחוריים של BMW, ו-Rempreventuredowr-Rempreicial Management, תחת סוללות ראשי תיבות של סוללות (R) תחת סוללות קריטיות של סוללות אבטחה, כולל סוללות ראשיות של סוללות ראשיות של סוללות חשמליות של סוללות ראשיות (FST) ו-Creicial HD) ו-Creicial HD) ו-Creicial HD (FST) ו-Rempreicial HD) ו-Remper (FST) תוך שימוש ב-Ricial HD-R) תוך שימוש ב-Creicial HD-Remprelimate Management) תוך שימוש ב-Resourcescar-Rempreicial HD-Resourcescar-Resourcescar-Resourcescarscar-Resources-Remprelimate Management

מסקנה

גישות חדשניות למחזור של סיבים פחמן מורכבים משנים את מה שהיה פעם זרם פסולת לתוך משאב יקר. שיטות כגון פיירוליזה, solvolysis, דימות מכניות מדויק, ומיקרוגל-מרוצה מחזור שרשרת תמיכה הם מאפשרים לשחזר חומרים מתקדמים, אך ורק את ההשפעות התפעוליות של התעשייה, כולל יעילות סביבתית משמעותית יותר, כולל יעילות רבה יותר, יעילות מהירה יותר, אנרגיה מעגלית, ואפקטים סביבתיים מופחתים, כולל יעילות מהירה יותר.