Onderzoekers van Tsinghua zetten windturbinebladen om in grafeen en siliciumcarbide met een elektrische puls van een halve seconde

De in China ontwikkelde recyclingtechniek biedt een goedkope en milieuvriendelijkere alternatief voor traditionele methoden zoals pyrolyse.

Onderzoekers van de Universiteit van Tsinghua hebben een methode ontwikkeld die een elektrische ontlading van slechts een halve seconde gebruikt om windturbinebladen aan het einde van hun levensduur om te zetten in grafeen en siliciumcarbide. Het proces moet deze componenten, gemaakt van zeer duurzame materialen, een tweede leven geven.

Hoe het nieuwe recyclingproces werkt

De bladen bestaan voornamelijk uit glasvezel en thermohardende harsen, materialen die tientallen jaren meegaan maar moeilijk te recyclen zijn omdat de harsen niet smelten zoals conventionele plastics. Het Chinese team begint met het vermalen van de bladen tot een fijn poeder dat vervolgens wordt gemengd met carbon black om de elektrische geleidbaarheid te verhogen.

Vervolgens wordt een elektrische puls toegepast via Joule-verhitting. In slechts 0,5 seconden bereikt de temperatuur ongeveer 2.000 graden Celsius. Deze snelle stijging zet de silica uit de glasvezel om in siliciumcarbide, terwijl de koolstofverbindingen in de hars grafeen produceren. Er is geen voorafgaande scheiding van materialen nodig en er worden geen oplosmiddelen of katalysatoren toegevoegd.

Verbeterde eigenschappen van de teruggewonnen materialen

De wetenschappers voegden het teruggewonnen materiaal toe aan epoxyhars. Met een gewichtsaandeel van 0,3 procent werd de trekstijfheid met 27 procent en de buigstijfheid met 9 procent verhoogd. Een dosis van 0,1 procent verbeterde de thermische diffusiviteit met 41 procent. Deze resultaten komen uit laboratoriumtests en er zijn nog geen complete bladen gemaakt met het versterkte materiaal.

Economische en milieutechnische voordelen ten opzichte van andere methoden

Het team schat dat het verwerken van een ton afval ongeveer 80 dollar kost, ruim onder de 460 dollar voor pyrolyse of de 1.800 dollar voor chemische behandelingen. Milieuprojecties wijzen op een emissiereductie van 83 procent ten opzichte van pyrolyse en 92 procent ten opzichte van chemische oplossing.

Uitdagingen bij het opschalen naar industriële productie

De grootste uitdaging is het vertalen van de laboratoriumresultaten naar grootschalige productie. De experimenten zijn gegroeid van monsters van 0,3 gram naar batches van 10 gram en er is al een reactor voor 200 gram ontworpen. Het doel is een pilotfabriek te bouwen die 100 ton kan verwerken. Ook moeten het energieverbruik, de werkelijke kosten en de duurzaamheid van de nieuwe materialen worden geëvalueerd voordat de techniek een industriële oplossing kan worden om windenergieafval om te zetten in grondstof voor nieuwe componenten.

Tags bij dit artikel