Przełom w recyklingu włókna węglowego. Polscy naukowcy znaleźli sposób
Naukowcy z Politechniki Śląskiej opracowali innowacyjną metodę chemicznego recyklingu włókna węglowego — materiału powszechnie stosowanego w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i energetyce wiatrowej. Odzyskane surowce mają zachować właściwości zbliżone do pierwotnych, a ich cena ma być niższa od rynkowej. To odpowiedź na narastający problem utylizacji zużytych turbin wiatrowych.
Włókno węglowe: zaleta, która staje się problemem
Włókno węglowe jest wyjątkowo lekkie i trwałe. Stosuje się je w budowie bolidów Formuły 1, kadłubów jachtów, samolotów oraz łopat turbin wiatrowych. Ta niezwykła odporność materiału jest jednak jednocześnie jego największą wadą z perspektywy recyklingu.
— To jest bardzo problematyczny odpad, bo łopata turbiny wiatrowej została stworzona do wszystkiego, tylko nie do tego, by się rozpaść. To jest bardzo gęsty i bardzo twardy w recyklingu materiał — wyjaśnia dr inż. Szymon Sobek z Wydziału Inżynierii Środowiska i Energii Politechniki Śląskiej.
Dotychczas zużyte łopaty turbin tnie się na kawałki przy użyciu ciężkiego sprzętu i ogromnych nakładów energii. Mechaniczny recykling dostarcza jedynie płatków nadających się jako dodatek do betonu — co stanowi znaczne marnotrawstwo wartościowego surowca.
Tysiące turbin do utylizacji. Branża nie jest gotowa
Problem nabiera pilności. Elektrownie wiatrowe budowane trzydzieści lat temu zbliżają się do końca swojego cyklu eksploatacyjnego. Żaden sektor przemysłu nie jest w stanie samodzielnie przetworzyć masy wycofywanych instalacji przy użyciu dotychczasowych metod.
Badacze ze Śląska zaproponowali rozwiązanie oparte na recyklingu chemicznym, polegającym w uproszczeniu na rozpuszczaniu materiału kompozytowego w kontrolowanych warunkach reaktora.
Reaktory w skali pilotażowej. Niskie temperatury, wysokie efekty
— Reaktory, które badamy w skali pilotażowej, będą w stanie przerobić kawałek turbiny. Zaczęliśmy od warunków laboratoryjnych, przeszliśmy do pilotażu — w skali wdrożenia to jest bardzo duże wyzwanie — mówi dr inż. Sobek.
Kluczową zaletą opracowanej metody jest efektywność energetyczna. Do reaktorów trafiałyby duże fragmenty, a nawet całe łopaty turbin. Naukowcy dobrali parametry procesu tak, by nie wymagał on wysokich temperatur.
— Możemy odzyskać włókno węglowe w niższej temperaturze, dochodzącej do 200–210 stopni Celsjusza — wskazuje prof. Marcin Sajdak z Wydziału Inżynierii Środowiska i Energii Politechniki Śląskiej.
Odzyskany materiał wróci do przemysłu jako tańsza przędza
Finalnym produktem procesu byłaby nowa karbonowa przędza, gotowa do ponownego zastosowania przemysłowego. — Jesteśmy w stanie zwrócić przemysłowi materiał, który będzie tańszy od rynkowego, a nie będzie relatywnie gorszy niż czyste włókno węglowe — zapewnia prof. Sajdak.
Parametry odzyskanego włókna są nieznacznie niższe od pierwotnych, jednak materiał w pełni nadaje się do zastosowań niewymagających maksymalnej wytrzymałości. Wśród potencjalnych obszarów zastosowania naukowcy wymieniają przemysł motoryzacyjny:
Polska innowacja wpisuje się w szerszy cel gospodarki o obiegu zamkniętym — ograniczenie odpadów przemysłowych przy jednoczesnym obniżeniu kosztów produkcji. Korzyść jest podwójna: środowiskowa i ekonomiczna.