Kompozit malzemelerin geri dönüşümü, maliyetleri yüzde 70’e kadar azaltabilir ve standart üretime kıyasla CO2 emisyonlarında yüzde 90-95 oranında azalma sağlayabilir.

Son yıllarda döngüsel ekonomiye ilgi ve geri dönüştürülebilir malzemelerden yapılmış ürünlere olan talep ciddi şekilde arttı. Birçok malzeme, yıpranmaya başlamadan önce, birçok kez geri dönüştürülebiliyor. Çoğumuzda, her malzemenin sonsuz sayıda geri dönüştürülebileceğine dair bir inanç olsa da aslında durum kesinlikle böyle değil. Zira çoğu geri dönüşüm süreci, malzemelerin mekanik veya fiziksel özelliklerini zayıflatıyor.

Karbon fiber takviyeli polimer (CFRP) kompozitler, şimdiye kadar uygulanabilir bir geri dönüşüm yönteminden yoksun olan, biyolojik olarak parçalanamayan malzemeler olarak biliniyordu. CRFP kompozitleri, rüzgar türbinleri, uçak parçaları, arabalar ve gemiler gibi araçlar ile dizüstü bilgisayarlar ve cep telefonları gibi günlük teknoloji ürünlerinde ciddi şekilde kullanım alanına sahip. Bu malzemeler ile üretilen parçalar, tipik olarak hem çevre hem de halk sağlığı için önemli tehditler oluşturacak şekilde, çöp sahalarına atılarak veya yakılarak bertaraf ediliyor.

İlgili Haber | Uçuşlarımızla Çevreye Verdiğimiz Zararı Nasıl Telafi Edebiliriz?

Mevcut geri dönüşüm yöntemlerinin büyük çoğunluğu, geri kazanılan malzemenin mekanik ve fiziksel özelliklerinde de önemli bir azalmaya neden olarak temel işlevselliğini zayıflatır. Ancak Sydney Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü’nden bazı araştırmacılar, CFRP kompozitlerini geri dönüştürmek için optimize edilmiş bir yöntem geliştirdi. Üstelik bu yöntemle malzemenin orijinal gücünün yüzde 90’ı korunabiliyor.

Çalışmanın baş araştırmacısı Dr. Ali Hadigheh, “Şimdiye kadar, karbon elyaftan yapılan ürünleri sürekli olarak geri dönüştürmek imkansızdı. Geri dönüşümün çoğunun parçalama, kesme veya öğütmeyi içerdiği göz önüne alındığında, malzeme içindeki lifler yıpranmakta ve gelecekteki bir ürünün yaşama kabiliyetini azaltmaktaydı. Bu durum, sera gazı emisyonlarına önemli ölçüde katkıda bulunan saf karbon elyaf üretimine yol açtığı için, çevremiz için büyük bir zorluk ve tehdit oluşturuyor. Bu sorunla mücadele etmek ve gerçek bir döngüsel ekonomiyi desteklemek için, tabletlerden son model spor arabalara hatta uçaklar ve uzay araçlarına kadar çok geniş yelpazede kullanılan karbon elyafı geri dönüştürmek için verimli ve uygun maliyetli bir yöntem geliştirdik.” diyor.

Geri Dönüşüm Yönetmenin Aşamaları

Bu geri dönüşüm yönteminde, iki aşamalı, optimize edilmiş bir süreç kullanıldı. İlk adım olan piroliz, polimerlerin sıcaklık etkisi ile parçalanması işlemini ifade ediyor. Bu bozunma sırasında polimerin yapısında bağ kopmaları veya zincir kırılmaları meydana geliyor. İkinci işlem olan oksidasyonda ise ortaya çıkan atıkların giderilmesi için yine yüksek sıcaklıklar kullanılıyor.

İlgili Haber | Kompozit Malzemeler Ticari Havacılığı Nasıl Değiştirdi?

Piroliz ve oksidasyon tek başına karbon liflerini korumak için yeterli değil. Zaten bu işlemler bir süredir kullanılıyor. Yüksek kaliteli bir geri kazanım ve ekonomik verimlilik sağlamak için, kompozitte bir kimyasal reaksiyon başlatmak için gereken enerji analiz edilerek ve karbon fiberleri çevreleyen reçine matrisinden ayırarak CFRP’lerin termal ayrışmasına rehberlik etmek gerekiyor. Sydney Üniversitesi’ndeki ekibin yöntemini bu kadar başarılı kılan ise karbon fiberin işlevselliğini koruyan sıcaklık, ısıtma hızı, atmosfer veya oksitlenmek ve ısıtılmak için harcanan zaman gibi belirli parametrelerin de sisteme eklenmiş olması.

Kompozit Endüstrisi Büyüyor

2010 yılında, fiber takviyeli polimerlerin (FRP) küresel üretimi, yaklaşık 6 milyon tondu. Ancak takip eden on yılda yüzde 300’lük bir büyüme de öngörülüyordu. Bu projeksiyonla, FRP’lerin tüketimi, 2025 yılına kadar 18 milyon tonu aşacak ve son ürün değeri 80 milyar Avustralya Doları olacak.

2016 Avustralya Ulusal Atık Raporu, kompozit malzemelerin kullanımının geri dönüşüm için gelecekte zorluklar yarattığı sonucuna varıyor. Daha açık ifade etmek gerekirse, karbon fiber kompozitlerin geri dönüştürülmesi için verimli ve uygun maliyetli yöntemler geliştirilmediği müddetçe, çevreye önemli ölçüde zarar verme riski barındırıyor.

Amerika Birleşik Devletleri, Japonya ve Çin, karbon elyaf üretiminde dünya lideri. Araştırmacılar, Avustralya endüstrisinin kapasitesini artırmayı ve rüzgar türbini ve ticari uçak üreticilerinin yanı sıra spor malzemeleri ve inşaat, otomotiv ve gemi yapımı endüstrileriyle çalışmayı umuyor.