Tsinghua University превращает отходы лопастей ветротурбин в карбид кремния и графен при 2000°C

Исследователи Университета Цинхуа (Китай) превратили выброшенные лопасти ветротурбин в карбид кремния и графен с помощью короткого интенсивного нагрева. Работа опубликована 6 ноября в журнале Chem Circularity издательства Cell Press; о ней сообщает eurekalert.org. eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗ С помощью вспышечного джоулева нагрева команда за секунды довела отходы примерно до 2000°C (3632°F). eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗ По данным авторов, метод может сократить выбросы парниковых газов на 83–92% по сравнению с обычной переработкой и при этом приносить прибыль. eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗

От стеклопластика и смолы к карбиду кремния

Старший автор Бин Дэн (Bing Deng) отмечает, что турбины обычно служат около 20 лет. По мере вывода из эксплуатации старых установок, особенно в Китае, где ветроэнергетика быстро выросла, значительная часть отходов оказалась на свалках. eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗

Метод использует собственный состав лопастей. Они обычно сделаны из стеклопластика, содержащего кремнезём, и богатой углеродом полимерной смолы. При температуре около 2000°C углерод реагирует с кремнезёмом, образуя карбид кремния — твёрдый и жаростойкий материал. Часть углерода при этом перестраивается в графен, известный прочностью и способностью проводить тепло и электричество. eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗

Полученные материалы исследователи добавляли в другие материалы, в том числе в смолу, подобную той, что идёт на новые лопасти. При 0,3% по массе добавка делала смолу жёстче и прочнее: сопротивление деформации выросло на 27% при растяжении и на 9% при изгибе. При 0,1% по массе температуропроводность выросла на 41%, то есть тепло распространяется по смоле быстрее. eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗

Выбросы и стоимость в сравнении с пиролизом

Авторы сравнили процесс с пиролизом, где полимеры разлагаются нагревом на масло и газ, и с химическим растворением, где растворители отделяют смолу от стекловолокна. По сравнению с ними новый метод может снизить выбросы парниковых газов примерно на 83% и 92% соответственно. eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗

Ведущий автор Хао Би (Hao Bi) заявил, что при обычных методах за переработку отходов приходится платить, а этот способ мог бы давать прибыль около 80 долларов за тонну, поскольку полученные карбид кремния и графен ценны. Для сравнения он назвал около 460 долларов за тонну для пиролиза и около 1800 долларов за тонну для химического растворения. eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗

Команда работает над масштабированием процесса и рассчитывает на сотрудничество с промышленными партнёрами. По словам авторов, подход можно адаптировать и для других прочных материалов, применяемых в аэрокосмической отрасли, автомобилестроении, упаковке электроники и строительстве. eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗