Universiteit Tsinghua zet wieken van windturbines om in grafeen met elektrische puls

De methode recyclet glasvezelafval in een halve seconde en reduceert kosten en emissies ten opzichte van traditionele technieken.

Onderzoekers van de Universiteit Tsinghua hebben een techniek ontwikkeld die gebruikte wieken van windturbines omzet in grafeen en siliciumcarbide via een elektrische ontlading van slechts een halve seconde. De doorbraak moet deze componenten een tweede leven geven aan het einde van hun levensduur.

De uitdaging van het recyclen van windturbinebladen

De wieken zijn gemaakt van glasvezel en thermohardende harsen, materialen die ontworpen zijn om tientallen jaren mee te gaan. Deze harsen smelten niet zoals conventionele plastics, wat de verwerking aan het einde van de levenscyclus bemoeilijkt. De nieuwe methode begint met het vermalen van de wieken tot een fijn poeder dat wordt gemengd met carbon black om elektrische geleiding te bereiken.

Proces van snelle en efficiënte Joule-verwarming

Vervolgens wordt een elektrische puls toegepast die de temperatuur in slechts 0,5 seconden naar ongeveer 2000 graden brengt. De silica in de glasvezel verandert in siliciumcarbide, terwijl de koolstofverbindingen uit de hars grafeen vormen. Er is geen voorafgaande scheiding of gebruik van extra oplosmiddelen of katalysatoren nodig.

Verbeterde eigenschappen van nieuwe materialen

De wetenschappers voegden het teruggewonnen materiaal toe aan epoxyhars. Bij een aandeel van 0,3 procent per gewicht steeg de trekstijfheid met 27 procent en de buigstijfheid met 9 procent. Een concentratie van 0,1 procent verbeterde de thermische diffusiviteit met 41 procent. Deze resultaten komen uit laboratoriumtests en er zijn nog geen volledige wieken geproduceerd.

Economische en milieutechnische voordelen ten opzichte van andere methoden

Het team schat dat het verwerken van een ton afval ongeveer 80 dollar kost, tegenover verliezen van 460 dollar bij pyrolyse of 1800 dollar bij chemische behandelingen. Milieuprojecties wijzen op een emissiereductie van 83 procent ten opzichte van pyrolyse en 92 procent ten opzichte van chemische oplossing.

Volgende stappen om de technologie op te schalen

De grootste uitdaging is het opschalen naar industriële productie. De experimenten zijn gegroeid van monsters van 0,3 gram naar batches van 10 gram en er bestaat al een reactor voor 200 gram. De onderzoekers willen een proeffabriek bouwen die 100 ton kan verwerken. Ook moeten het energieverbruik, de werkelijke kosten en de duurzaamheid van de resulterende materialen worden geëvalueerd.

Als de techniek deze tests doorstaat, kan ze afval uit windenergie omzetten in grondstof voor nieuwe componenten.

Tags bij dit artikel

Tsinghua University