Pendekatan Inovatif terhadap Daur Ulang Serat Karbon untuk Masa Depan yang Lebih Ramah Lingkungan

Universitas Waseda, Shinjuku, Jepang

Dunia sedang bergerak cepat menuju masa depan yang maju, dan polimer yang diperkuat serat karbon (CFRPs) memainkan peran penting dalam mendukung kemajuan teknologi dan industri. Material komposit ini ringan dan sangat kuat, sehingga cocok untuk aplikasi di berbagai bidang, termasuk penerbangan, ruang angkasa, otomotif, pembangkit listrik tenaga angin, dan peralatan olahraga.

Namun, daur ulang CFRP menghadirkan tantangan yang signifikan, dimana pengelolaan limbah menjadi isu yang mendesak. Metode daur ulang konvensional memerlukan pemanasan suhu tinggi atau perawatan kimia, yang mengakibatkan dampak lingkungan yang tinggi dan peningkatan biaya. Selain itu, merupakan tantangan untuk memulihkan serat karbon berkualitas tinggi. Dalam hal ini, fragmentasi elektrohidraulik telah diusulkan sebagai pilihan yang menjanjikan. Dalam teknik ini, impuls gelombang kejut intensif yang dihasilkan oleh plasma pelepasan tegangan tinggi diterapkan di sepanjang antarmuka material yang berbeda untuk memisahkan berbagai komponen.

Meskipun metode ini menguntungkan, bisakah kita berbuat lebih baik? Menjawab pertanyaan ini, tim peneliti dari Universitas Waseda, yang dipimpin oleh Profesor Chiharu Tokoro dari Departemen Sains dan Teknik Kreatif, dan termasuk Keita Sato, Manabu Inutsuka, dan Taketoshi Koita, telah menemukan metode pulsa listrik pelepasan langsung yang baru untuk mendaur ulang CFRP secara efisien. Temuan mereka telah dipublikasikan di jurnal Scientific Reports pada tanggal 30 November 2024.

Tokoro berbicara tentang motivasi di balik penelitian mereka saat ini, dengan menyatakan:"Dalam penelitian kami sebelumnya, kami telah mengembangkan keahlian penelitian dalam menghasilkan gelombang kejut dalam air menggunakan fenomena pulsa listrik untuk secara efisien memecah material yang sulit diproses. Namun, dalam aplikasi seperti baterai litium-ion, kami menemukan bahwa pelepasan langsung, yang memanfaatkan pemanasan Joule dan pemuaian uap pada material itu sendiri, lebih efektif untuk pemisahan efisiensi tinggi dibandingkan mengandalkan gelombang kejut. Kami sekarang menerapkan pendekatan ini pada CFRP, dengan berhipotesis bahwa pendekatan ini dapat mencapai pemisahan yang lebih efisien dibandingkan dengan arus kejut. metode.”

Teknik pulsa listrik pelepasan langsung memanfaatkan pembangkitan panas Joule, pembangkitan tegangan termal, dan gaya ekspansi akibat pembangkitan plasma, sehingga tidak memerlukan pemanasan atau bahan kimia. Para peneliti membandingkan metode ini dengan fragmentasi elektrohidraulik dengan memeriksa sifat fisik yang sesuai dari serat karbon yang diperoleh kembali, termasuk panjang, kekuatan tarik, daya rekat resin, dan degradasi struktural, serta efisiensi energi dalam hal pemisahan serat. Mereka menemukan bahwa teknik baru mereka lebih efektif untuk pemulihan serat karbon. Teknologi ini mengawetkan serat yang relatif lebih panjang dengan kekuatan lebih tinggi dan juga secara tepat memisahkan CFRP menjadi serat individual tanpa menahan sisa resin di permukaan.

Selain itu, pendekatan pembuangan langsung meningkatkan efisiensi energi setidaknya 10 kali lipat dibandingkan dengan alternatif tradisional, sekaligus mengurangi dampak lingkungan dan mendorong pemanfaatan sumber daya.

Oleh karena itu, teknologi ini diharapkan dapat mempercepat daur ulang CFRP, sehingga berkontribusi signifikan terhadap pembangunan masyarakat berkelanjutan. Menurut Tokoro, "Temuan penelitian kami memiliki banyak penerapan, berkaitan dengan daur ulang CFRP dari komponen bekas pesawat terbang, limbah otomotif, dan bilah turbin angin. Oleh karena itu, inovasi saat ini mendukung keberlanjutan di seluruh industri dengan memungkinkan pemulihan sumber daya yang efisien dan mengurangi dampak terhadap lingkungan."

Secara keseluruhan, upaya ini diharapkan dapat memajukan Tujuan Pembangunan Berkelanjutan PBB untuk Industri, Inovasi, dan Infrastruktur (SDG 9) serta Konsumsi dan Produksi yang Bertanggung Jawab (SDG 12).

Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Armand Aponte di Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya.; +81 368-690-056.