O ácido acético quebra polímeros reforçados com fibra de carbono

Polímeros leves e resistentes e resistentes à corrosão e intemperismo, os polímeros reforçados com fibra de carbono (CFRPs) são usados ​​em aeronaves, contêineres de remessa, tanques de armazenamento de gás pure, Lâminas de turbinas eólicasartigos esportivos de ponta e outras aplicações. Sua fabricação, no entanto, é cara e emissão pesada, o que significa que Estratégias de reciclagem eficientes são importantes.

Embora a fibra de carbono seja relativamente fácil de reciclar, as resinas epóxi-aminas-como bisfenol A polímeros reticulam com aminas-usadas para dar a esses materiais a durabilidade são mais complicados. Um novo estudo relata que imergir o materials em ácido acético, um composto biologicamente derivável e aquecimento quebrar as resinas em monômeros e mantenha as fibras de carbono intactas. A reação leva apenas algumas horas (Natureza 2025, doi: 10.1038/s41586-025-09067-y).

Estudo Co -autor Stephen Dempseyum engenheiro químico do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL), diz: “Grande parte do problema vem de quão complexo é o materials que você coloca no seu reator”. Os materiais aeroespaciais, por exemplo, usam endurecedores termoplásticos que exigem engenharia inteligente para remover. “Queremos levar as fibras o mais limpas possível, porque isso as torna mais úteis, fornece um pool de aplicativos mais amplo”.

Ele descreve a técnica deles como “bastante direta”. Uma vez que a mistura de materials ácido atinge cerca de 220 ° C, a reação começa. Mas é muito mais rápido a 280 ° C.

Os pesquisadores demonstraram o método nos cubos modelo epóxi-aminos, compósitos de fibra de carbono com aminas epóxi que fizeram e múltiplos materiais pós-industriais pós-consumo para diferentes compósitos de fibra de carbono. “Nós (também) modelamos como seria um processo em escala, que poderia ser economicamente viável e extremamente eficiente em termos de energia em relação à produção primária de compósitos baseados em fibra de carbono virgem”, diz Co -autor Gregg Beckhamtambém um engenheiro químico da NREL. Sua análise technoeconômica indicou que o preço do carbono reciclado period muito menor que o da fibra de carbono virgem, e as emissões de gases de efeito estufa eram cerca de 99% menos.

O processo dos pesquisadores recuperou quase toda a fibra de carbono de uma amostra. As fibras recicladas tinham cerca de 1 a 3 cm de comprimento. Embora esse tamanho não seja adequado para aplicações de ponta, as fibras recicladas podem ser usadas para substituir partes estruturais de automóveis por alternativas compostas leves, embora os pesquisadores estejam analisando outras aplicações possíveis.

Os monômeros de amina e epóxi podem ser convertidos de volta aos materiais de partida através de transformações químicas e, em seguida, novas resinas epóxi criadas com a mesma formulação que a unique. Os pesquisadores ainda estão trabalhando nas separações com o objetivo de tirar o ácido acético das aminas e as unidades epóxi recuperadas em um rendimento splendid.

Dempsey, Beckham e colegas também estão tentando elaborar os mecanismos do processo solvolítico que quebram os CFRPs no ácido acético. “A partir disso, esperamos poder projetar estratégias catalíticas que nos permitam executar a reação a temperaturas mais baixas”, diz Beckham.

Bhavik BakshEu, um engenheiro químico e biomolecular da Arizona State College, escreve em um e-mail que esse método baseado em solvente provavelmente facilitará a reciclagem de CFRPs.

Mas, acrescenta, teria sido bom testar o método de mais tipos de fibras e que “existem muitos outros métodos de reciclagem por aí em desenvolvimento, e o estudo seria mais forte se a comparação tivesse sido feita contra eles”.