GFRP 폐기물 변환: 라이스 대학교의 획기적인 업사이클링 방법을 탄화규소로 전환

유리섬유 강화 플라스틱(GFRP)은 항공기 부품과 풍력 터빈 블레이드에 광범위하게 사용되는 내구성이 뛰어난 복합재입니다. 그러나 견고한 특성으로 인해 폐기 시 상당한 문제가 발생하며, 수명이 다한 후 매립되는 경우가 많습니다.

최근 Nature Sustainability에 특집으로 실린 Rice University의 연구원들과 협력자들은 에너지 효율적인 GFRP 업사이클링 방법을 개척했습니다. 화학 및 재료 과학 교수인 James Tour가 이끄는 팀은 GFRP를 반도체 및 사포에 중요한 다용도 재료인 탄화규소로 변환하는 획기적인 접근 방식을 고안했습니다.

투어는 효과적인 재활용 방법이 없기 때문에 비행기 날개나 풍차 날개와 같은 대형 GFRP 구조물을 매립지에 그대로 묻어두는 지속 불가능한 관행을 강조했습니다. 소각이나 가용매분해와 같은 전통적인 처리 기술은 자원 집약적인 특성과 독성 가스 배출 및 화학 폐기물을 포함한 잠재적인 환경 피해로 인해 부적절한 것으로 간주됩니다.

Tour 연구실에서 개발한 새로운 업사이클링 프로세스는 GFRP를 섭씨 1,600~2,900도(화씨 2,912~5,252도) 범위의 온도로 빠르게 가열하는 기술인 플래시 줄 가열을 사용합니다. 이러한 높은 온도는 GFRP의 플라스틱 및 탄소 성분이 탄화규소로 변환되는 것을 촉진합니다. 이 공정에는 GFRP를 플라스틱과 탄소의 혼합물로 분쇄하고, 필요에 따라 탄소를 추가하여 전도성을 강화하고, 전극을 사용하여 고전압을 인가하는 작업이 포함됩니다.

실험실 벤치 규모에서 수행된 초기 개념 증명 테스트에서는 유망한 결과가 나타났습니다. 킬로그램당 0.05달러 미만의 운영 비용을 자랑하는 이 비용 효율적인 방법을 확장하기 위해 외부 파트너와의 협력이 진행 중입니다. 이는 기존 폐기 방법보다 훨씬 저렴하고 환경 친화적입니다.

Tour는 GFRP 폐기물을 가치 있는 탄화규소 제품으로 전환하여 지속 가능한 관행을 지원하고 순환 경제에 기여하는 이 혁신적인 접근 방식의 잠재력에 대해 열의를 표명했습니다. 그는 환경에 미치는 영향을 줄이고 자원 효율성을 촉진하려는 전 세계적인 노력에 맞춰 다양한 응용 분야의 폐기물을 유용한 신제품으로 전환하는 것이 중요하다고 강조했습니다.