Bất cứ ai đã làm việc với cánh tuabin gió hoặc chỉ nhìn thấy một cái ở gần đều có thể chứng thực kích thước khổng lồ của những con ngựa năng lượng sạch này. Bạn đã bao giờ nghĩ về những gì xảy ra với vật liệu công nghệ cao, tốn kém đó một khi lưỡi dao kết thúc tuổi thọ của nó trong 20 năm hoặc lâu hơn?
Càng ngày, ít nhất là trong trường hợp lưỡi dao mới hơn làm bằng polymer gia cố sợi carbon (CFRP), vật liệu gia cố được lấy và tái chế. Điều tương tự cũng xảy ra với sợi carbon (CF) trong máy bay chở khách đã kết thúc tuổi thọ của chúng và đối với vật liệu còn sót lại từ ngành hàng không vũ trụ, có tỷ lệ phế liệu thường được ước tính là khoảng 30%.
Một lượng đáng kinh ngạc 62.000 tấn (68.000 tấn) chất thải sản xuất cuối đời và CFRP chưa sử dụng sẽ được tích lũy hàng năm bất chấp nhu cầu hiện tại về vật liệu tổng hợp sợi mới, nơi các lĩnh vực hàng không và năng lượng gió đóng góp vào một phần lớn trong việc này.
Một phần do đó, quy mô thị trường sợi carbon tái chế toàn cầu dự kiến sẽ tăng từ 109 triệu đô la vào năm 2020 lên 193 triệu đô la vào năm 2025, với TỐC ĐỘ CAGR là 12% trong giai đoạn dự báo, theo công ty nghiên cứu MarketsandMarkets.
Một núi vật liệu có thể tái chế ngày càng tăng, mong muốn kiếm tiền từ nó và chuyển hướng nó từ các bãi chôn lấp, cùng với chi phí cao của sợi carbon nguyên chất và ổ đĩa đến các phương tiện nhẹ từ ô tô đến tên lửa đều góp phần vào sự phát triển của thị trường sợi carbon tái chế. Andrew Maxey, Giám đốc điều hành của nhà tái chế sợi carbon Vartega, Golden, Colo cho biết, sợi carbon được khai hoang có giá khoảng một nửa và có thể tốt như vật liệu nguyên chất.
Như trong các ngành công nghiệp trẻ khác, Maxey và các nhà tái chế CF của mình đang làm việc về tính khả dụng vật liệu, chuỗi cung ứng, chất lượng và chi phí. Đại dịch đã cản trở một số tiến bộ của họ. Đối với Vartega, điều đó có nghĩa là tạm dừng kế hoạch triển khai công nghệ của mình tại nguồn vật liệu có thể tái chế. Hiện tại, tất cả việc tái chế được thực hiện tại nhà máy của nó.
Vartega sử dụng một quá trình hóa học được phát triển bởi Maxey. Quá trình này được áp dụng cho prepreg thermoset chưa được xử lý, một thuật ngữ cho các sợi carbon được ngâm tẩm trước nơi vật liệu ma trận đã có mặt. Sau khi tách CF ra, sợi có thể được xay, xắt nhỏ, viên hoặc sử dụng trong các loại vải không dệt và được làm thành sợi để in 3D.
Trong một lần sử dụng, công ty có thể cắt CF và thêm nó vào các phân số khác nhau cho các loại nhựa nhiệt dẻo khác nhau, bao gồm polypropylene (PP) và polyamide (PA) để ép phun. Kết quả là PP và PA được gia cố carbon là "cực kỳ quan trọng" đối với sản xuất ô tô, Maxey nói.
Maxey nói: "Đó thực sự là tất cả về việc rơi vào chuỗi cung ứng hiện tại của họ. " Họ đã kiếm được hàng triệu đô la cho hàng triệu bộ phận được gia cố bằng sợi thủy tinh, ép phun. Tại sao không cung cấp hiệu suất cao hơn với sợi carbon?"
Pound cho pound, sợi thủy tinh được sử dụng để làm thân xe, vỏ động cơ, đa tạp lượng khí và các bộ phận xe khác rẻ hơn cả sợi carbon tái chế, nhưng các nhà sản xuất có thể sử dụng ít CF hơn để đạt được các tính chất cơ học tương tự.
Maxey nói: "Lợi ích khác là giảm cân. " Bởi vì chúng tôi có thể sử dụng ít vật liệu hơn nói chung, bạn có được một phần có cùng trọng lượng với hiệu suất cao hơn hoặc thậm chí trọng lượng nhẹ hơn. Vì vậy, có nhiều cách khác nhau để đến gần hoặc trong một số trường hợp có được sự tương đương về chi phí với thiết kế phần tốt hơn.
Maxey đang làm việc với Viện Đổi mới Sản xuất Vật liệu Tổng hợp Tiên tiến, Ford Motor Co. và những người khác để đưa vật liệu tái chế của Vartega vào chuỗi cung ứng ngành công nghiệp ô tô. Maxey biết anh ta có một rào cản cao vì ngành công nghiệp chậm áp dụng các vật liệu mới.
Nhưng điều đó đã không ngăn được nhà tái chế CF. Vartega, người đã đa dạng hóa, và CF tái chế đã được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng, đồ thể thao, nhạc cụ và điện tử.
Bởi Ilene Wolff Contributing Editor, SME Media
