Датские исследователи разработали химический процесс, который позволяет разбирать эпоксидный композит лопастей ветряных турбин и одновременно извлекать неповрежденные стеклянные волокна, а также один из исходных строительных блоков эпоксидной смолы высокого качества.
Новый химический процесс не ограничивается лопастями ветряных турбин, он работает со многими различными так называемыми эпоксидными композитами, армированными волокном, включая некоторые материалы, армированные особо дорогими углеродными волокнами. Таким образом, этот процесс может способствовать созданию потенциальной экономики замкнутого цикла в ветряных турбинах, аэрокосмической, автомобильной и космической промышленности, где эти армированные композиты благодаря их легкому весу и долговечности используются для несущих конструкций.
Долговечность лопастей рассчитана на долгий срок службы и представляет собой проблему для окружающей среды.
Лопасти ветряных турбин после вывода из эксплуатации чаще всего попадают на свалки отходов, потому что их чрезвычайно трудно сломать. Если решение не будет найдено, к 2050 году во всем мире будет накоплено 43 миллиона тонн отходов лопастей ветряных турбин.
Недавно обнаруженный процесс является доказательством концепции стратегии переработки, которая может быть применена к подавляющему большинству как существующих лопастей ветряных турбин, так и тех, которые в настоящее время производятся, а также к другим материалам на основе эпоксидной смолы. Результаты только что были опубликованы в ведущем научном журнале Nature, а Орхусский университет совместно с Датским технологическим институтом подали заявку на патент на этот процесс.
В частности, исследователи показали, что, используя катализатор на основе рутения и растворители изопропанол и толуол, они могут отделить эпоксидную матрицу и высвободить один из исходных строительных блоков эпоксидного полимера, бисфенол А (BPA), и полностью неповрежденные стеклянные волокна. Тем не менее, этот метод пока нельзя сразу масштабировать, так как каталитическая система недостаточно эффективна для промышленного применения, а рутений — редкий и дорогой металл.
Поэтому ученые из Орхусского университета продолжают работу по совершенствованию этой методики.
«Тем не менее, мы рассматриваем это как значительный прорыв в разработке долговечных технологий, которые могут создать экономику замкнутого цикла для материалов на основе эпоксидной смолы. Это первая публикация о химическом процессе, который может выборочно разобрать эпоксидный композит и выделить один из наиболее
важных строительных блоков эпоксидного полимера, а также стеклянные или углеродные волокна, не повреждая последние в процессе», — говорит Троэльс Скридструп, один из ведущих авторов исследования.
Источник: Alexander Ahrens, Andreas Bonde, Hongwei Sun, Nina Kølln Wittig, Hans Christian D. Hammershøj, Gabriel Martins Ferreira Batista, Andreas Sommerfeldt, Simon Frølich, Henrik Birkedal, Troels Skrydstrup. Catalytic disconnection of C–O bonds in epoxy resins and composites. Nature, 2023; DOI: 10.1038/s41586-023-05944-6