تحويل نفايات GFRP: طريقة إعادة التدوير المتطورة في جامعة رايس إلى كربيد السيليكون

البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية (GFRP) هو مركب متين للغاية يستخدم على نطاق واسع في مكونات الطائرات وشفرات توربينات الرياح. ومع ذلك، فإن خصائصها القوية تشكل تحديات كبيرة للتخلص منها، مما يؤدي غالبًا إلى دفنها في مكب النفايات بعد انتهاء عمرها الإنتاجي.

ظهر مؤخرًا في Nature Sustainability، حيث ابتكر الباحثون في جامعة رايس والمتعاونون طريقة إعادة التدوير للأفضل الموفرة للطاقة لـ GFRP. بقيادة جيمس تور، أستاذ الكيمياء وعلوم المواد، ابتكر الفريق نهجًا رائدًا لتحويل GFRP إلى كربيد السيليكون، وهي مادة متعددة الاستخدامات حاسمة في أشباه الموصلات وورق الصنفرة.

وسلط تور الضوء على الممارسة غير المستدامة المتمثلة في دفن هياكل GFRP الكبيرة مثل أجنحة الطائرات وشفرات طاحونة الهواء سليمة في مدافن النفايات بسبب عدم وجود طرق فعالة لإعادة التدوير. تعتبر تقنيات التخلص التقليدية مثل الحرق أو التحلل بالمذيبات غير كافية بسبب طبيعتها كثيفة الاستخدام للموارد والضرر البيئي المحتمل، بما في ذلك انبعاثات الغازات السامة والنفايات الكيميائية.

تستخدم عملية إعادة التدوير الجديدة التي طورها مختبر تور تسخين جول فلاش، وهي تقنية تعمل على تسخين GFRP بسرعة إلى درجات حرارة تتراوح من 1600 إلى 2900 درجة مئوية (2912 إلى 5252 فهرنهايت). تسهل درجة الحرارة المرتفعة هذه تحويل المكونات البلاستيكية والكربونية لـ GFRP إلى كربيد السيليكون. تتضمن العملية طحن GFRP إلى خليط من البلاستيك والكربون، وتعزيز التوصيلية باستخدام كربون إضافي حسب الحاجة، وتطبيق الجهد العالي باستخدام الأقطاب الكهربائية.

وقد أظهرت اختبارات إثبات المفهوم الأولية التي أجريت على نطاق المختبر نتائج واعدة. ويجري التعاون مع شركاء خارجيين لتوسيع نطاق هذه الطريقة الفعالة من حيث التكلفة، والتي تتميز بتكاليف تشغيلية تقل عن 0.05 دولار للكيلوغرام الواحد - وهي أرخص بكثير وأكثر ملاءمة للبيئة من طرق التخلص التقليدية.

أعرب تور عن حماسه بشأن إمكانات هذا النهج المبتكر لتحويل نفايات GFRP إلى منتجات كربيد السيليكون القيمة، ودعم الممارسات المستدامة والمساهمة في الاقتصاد الدائري. وشدد على أهمية تحويل النفايات من مختلف التطبيقات إلى منتجات جديدة مفيدة، بما يتماشى مع الجهود العالمية للحد من التأثير البيئي وتعزيز كفاءة استخدام الموارد.