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(noticias nanowerk) El plástico reforzado con fibra de vidrio (GFRP), un material compuesto resistente y duradero, se usa ampliamente en todo, desde piezas de aviones hasta palas de turbinas eólicas. Pero las mismas propiedades que lo hacen lo suficientemente robusto como para ser utilizado en tantas aplicaciones diferentes hacen que sea difícil eliminarlo; como resultado, la mayoría de los residuos de GRP terminan en un vertedero al final de su vida.
Según un estudio publicado en Sostenibilidad en la naturaleza (“Flash Upcycling Fiberglass-Reinforced Plastic Waste to Silicon Carbide”), investigadores y colaboradores de la Universidad Rice han desarrollado un nuevo método de reciclaje energéticamente eficiente para convertir plástico reforzado con fibra de vidrio (GRP) en carburo de silicio, que se usa ampliamente en semiconductores. papel de lija y otros productos.
«El GRP se utiliza para fabricar cosas muy grandes, y la mayoría de las veces enterramos las estructuras de las alas de los aviones o las palas de una turbina eólica en su conjunto en un vertedero», dijo James Tour, profesor de química de TT y WF Chao. y ciencia de materiales y nanotecnología. “Desechar el GRP de esta manera simplemente no es sostenible. Y hasta ahora no ha habido una buena manera de reciclarlo”.
Con la creciente presión de los reguladores para revisar y mejorar las prácticas de reciclaje de vehículos al final de su vida útil, existe una gran necesidad de mejores métodos para eliminar los residuos de GRP. Si bien algunos han intentado desarrollar enfoques que utilizan la combustión o la solvólisis para deshacerse del GFRP, Yi Cheng, investigador postdoctoral y miembro junior de la Academia Rice que trabaja en el laboratorio de Tour, dijo que tales procesos no son ideales porque requieren muchos recursos y conducen a a la contaminación ambiental.
«Este material contiene plástico en la superficie de fibra de vidrio y quemar el plástico puede producir muchos gases tóxicos», dijo Cheng. “Intentar disolver GRP también es problemático porque los disolventes pueden producir muchos residuos ácidos o básicos. Queríamos encontrar una forma más respetuosa con el medio ambiente de utilizar este material”.
El laboratorio de Tour ya ha aparecido en los titulares por el desarrollo de nuevas aplicaciones de eliminación y reciclaje de residuos utilizando calentamiento flash joule, una técnica en la que se hace pasar una corriente a través de un material con resistencia moderada para aumentarlo rápidamente a temperaturas excepcionalmente altas y convertirlo en otras sustancias. Tour dijo que cuando se enteró de los problemas que rodean la eliminación de GFRP por parte de colegas de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, pensó que este tipo de turbocalentamiento podría convertir el GFRP en carburo de silicio, comúnmente utilizado en semiconductores y papel de lija.
«Ya sabíamos que podíamos obtener carburo metálico si calentábamos la mezcla de cloruro metálico y carbono mediante calentamiento instantáneo por julios, y en una demostración fabricamos carburo de silicio», dijo Tour. «Así que pudimos utilizar este trabajo para desarrollar un proceso para convertir GRP en carburo de silicio».
Este nuevo proceso implica moler GRP en una mezcla de plástico y carbono y agregar más carbono si es necesario para que la mezcla sea conductora. Luego, los investigadores le aplican alto voltaje utilizando dos electrodos, aumentando la temperatura de 1.600 a 2.900 grados Celsius (2.912 a 5.252 Fahrenheit).
«Esta alta temperatura facilita la conversión del plástico y el carbono en carburo de silicio», explicó Tour. “Podemos producir dos tipos diferentes de carburo de silicio que pueden usarse para diferentes aplicaciones. De hecho, uno de estos tipos de carburo de silicio como material de ánodo de batería tiene una capacidad y un rendimiento de velocidad superiores”.
Si bien este estudio inicial fue una prueba de concepto a escala de laboratorio, Tour y sus colegas ya están trabajando con empresas externas para escalar el proceso para un uso más amplio. El costo operativo del reciclaje de GRP es inferior a 0,05 dólares por kilogramo, lo que es mucho más barato que la incineración o la solvólisis y más respetuoso con el medio ambiente.
Se necesitará tiempo y buena ingeniería para escalar adecuadamente este nuevo método de reciclaje flash, afirmó Tour. Dijo que estaba encantado de que su laboratorio pudiera desarrollar un método sostenible para convertir residuos de GRP en tesoros de carburo de silicio.
“Este GRP es un producto de desecho que normalmente termina en un vertedero, y ahora se puede convertir en un producto utilizable que pueda ayudar a la humanidad”, afirmó. “Este es exactamente el tipo de enfoque que necesitamos para apoyar una economía circular. Tenemos que encontrar formas de convertir productos de desecho de una amplia gama de aplicaciones en nuevos productos”.
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