Guillaume Rolland
On estime que d’ici 2030, les composites de fibres de carbone et de verre (CFRP), matériaux couramment utilisés dans les pales d’éoliennes, les réservoirs d’hydrogène, les avions, les yachts, la development et la development car, constitueront un flux de déchets essentiel dans le monde.
L’accumulation annuelle de déchets de CFRP provenant à eux seuls des industries aéronautique et éolienne devrait atteindre 840 300 tonnes d’ici 2050 – l’équivalent de 34 stades pleins – si des méthodes de recyclage appropriées ne sont pas adoptées.
Bien que des méthodes de recyclage existent, la plupart de ces déchets sont actuellement mis en décharge ou incinérés. La output de composites “vierges” a également d’autres implications pour l’environnement, notamment l’épuisement des ressources et l’apport élevé d’énergie pendant la output.
Et ce, malgré l’existence de nombreuses méthodes de recyclage des composites en fibre de carbone qui, selon une équipe de recherche de l’Université de Sydney, pourraient, si elles étaient pleinement mises en œuvre, réduire considérablement la consommation d’énergie de 70 % et empêcher les principaux flux de matériaux d’être gaspillés.
“Les composites en fibre de carbone sont considérés comme un matériau” miracle “- ils sont durables, résistants aux intempéries et très polyvalents – à tel position que leur utilisation devrait augmenter d’au moins 60% au cours de la prochaine décennie seulement”, a déclaré le Dr Hadigheh. de l’Ecole de Génie Civil. “Mais cette énorme croissance entraîne également une énorme augmentation des déchets. Par exemple, on estime qu’environ 500 000 tonnes de déchets composites de fibres de carbone et de verre provenant du secteur des énergies renouvelables existeront d’ici 2030.”
Une nouvelle méthode de recyclage
Pour résoudre ce problème, le Dr Hadigheh et son récent doctorat, le Dr Yaning Wei, ont mis au point une nouvelle méthode de recyclage des composites de fibres de carbone et de verre dans le but d’éviter que les matériaux de fin de génération ne se retrouvent à la décharge. Publié dans Composites Component B : Engineering leur approche guarantee une récupération accrue des matériaux et une meilleure efficacité énergétique par rapport aux méthodes précédentes.
“Notre analyse cinétique a révélé que le CFRP prétraité subit une étape de réaction supplémentaire, permettant une dégradation améliorée à des températures additionally basses par rapport au CFRP non traité”, a déclaré le Dr Hadigheh. Le prétraitement par solvolyse facilite non seulement une as well as grande décomposition mais préserve également les propriétés mécaniques des fibres en réduisant la consommation de chaleur lors du recyclage. »
Les fibres recyclées obtenues à partir de CFRP prétraité ont conservé jusqu’à 90 % de leur résistance d’origine, dépassant de 10 % la résistance des fibres récupérées par la seule dégradation thermique.
“Pour démontrer l’applicabilité de notre méthode dans le monde réel, nous avons recyclé avec succès une partie d’un cadre de vélo et des déchets d’avion en composites CFRP en utilisant notre approche hybride. Ces résultats valident non seulement l’efficacité du prétraitement chimique, mais démontrent également l’amélioration mécanique caractéristiques des fibres de carbone recyclées », a déclaré le Dr Hadigheh.
Récupérer la fibre de carbone
Dans un article précédent, l’équipe a également présenté une évaluation détaillée de 10 systèmes différents de traitement des déchets de composites de fibres de carbone et de verre sur la foundation de l’efficacité économique et des effets environnementaux, en tenant compte du kind de déchets et de leur emplacement géographique.
L’équipe du Dr Hadigheh a découvert que la solvolyse – une méthode par laquelle les matériaux peuvent être décomposés avec une application de solvant sous une pression et une température spécifiques – pourrait récupérer la fibre de carbone tout en offrant un bénéfice internet élevé. Les méthodes de recyclage thermique telles que la pyrolyse catalytique et la pyrolyse couplée à l’oxydation ont également fourni un rendement économique élevé.
Il a également été démontré que la solvolyse et les méthodes électrochimiques entraînent des émissions de CO2 dans l’atmosphère nettement inférieures à celles de la mise en décharge et de l’incinération.
Une énorme opportunité
Les chercheurs ont déclaré que les fabricants devraient regarder au-delà de la création continue de matériaux vierges et, en parallèle, développer des produits recyclés à partir de flux en fin de vie.
“C’est une énorme opportunité”, a déclaré le Dr Wei. “Et pas seulement parce que divers modes de recyclage sont rentables et ont un affect negligible sur l’environnement. À une époque de perturbations croissantes de la chaîne d’approvisionnement, les produits recyclés locaux peuvent fournir un produit additionally immédiat par rapport aux importations et créer une industrie manufacturière de pointe en plein essor. ”
“Alors que la sensibilisation au recyclage quotidien des consommateurs augmente et que les déchets plastiques sont à l’honneur, l’Australie doit de toute urgence envisager le recyclage à grande échelle des matériaux de design de nouvelle génération avant qu’ils ne deviennent un autre problème de déchets et ne soient mis dans le” panier trop dur “.”
L’équipe du Dr Hadigheh développe également des méthodes de recyclage des matériaux composites et a récemment breveté une equipment pour aligner avec précision les fibres de carbone recyclées, afin qu’elles puissent être réutilisées.
À propos de l’analyse
Les chercheurs ont réalisé des évaluations d’analyse du cycle de vie (ACV), d’analyse coût-bénéfice (ACB) et de niveau de maturité technologique (TRL) des différentes méthodes de traitement des déchets : mise en décharge, incinération, recyclage mécanique, pyrolyse catalytique, oxydation, pyrolyse combinée à l’oxydation, lit fluidisé, la solvolyse à l’aide de solvants alcalins et acides et les méthodes électrochimiques.
