Theo các báo cáo từ phương tiện truyền thông nước ngoài, các nhà nghiên cứu từ Đại học Nam California (USC) và các tổ chức khác đã phát triển một quy trình mới để nâng cấp và tái chế các vật liệu composite được sử dụng trong các panel ô tô và phương tiện đường ray nhẹ, nhằm giải quyết những thách thức về môi trường trong lĩnh vực giao thông và năng lượng.
(Nguồn ảnh: Đại học Nam California)
Giáo sư hóa học Travis Williams cho biết: “Tôi không chắc có khả năng tái chế hoàn toàn vật liệu composite hay không. Vật liệu composite rất hữu ích trong việc sản xuất ô tô tiết kiệm năng lượng. Vấn đề là không có các phương pháp tái chế khả thi, vì vậy những vật liệu này cuối cùng chỉ có thể bị chôn lấp.”
Nghiên cứu này trình bày một phản ứng hóa học cho thấy phương pháp mới cho phép tái chế và tái sử dụng vật liệu composite mà vẫn giữ nguyên tính toàn vẹn của vật liệu.
Sợi carbon là những sợi mảnh được cấu thành từ các nguyên tử carbon, rất nhẹ nhưng có độ bền kéo và độ cứng cao, rất phù hợp cho quá trình sản xuất. Chất nền polyme là các vật liệu rắn dạng nhựa (chẳng hạn như epoxy, polyester hoặc resin vinyl), có tác dụng làm chất kết dính, giữ các sợi carbon gắn lại với nhau và tạo hình cho vật liệu composite. Composite tăng cường bằng sợi carbon (CFRP) là vật liệu composite kết hợp giữa sợi carbon và thành phần polyme. Williams cho biết: “Nghiên cứu này đã chỉ ra cách thu được các sản phẩm có giá trị từ việc tái chế sợi carbon và chất nền polyme trong CFRP.”
Nhìn xung quanh thế giới, người ta sẽ thấy sợi carbon composite có mặt ở khắp nơi. Các panel cấu trúc của ô tô và máy bay, cùng với nhiều bộ phận khác, ngày càng sử dụng CFRP để sản xuất. Thách thức của CFRP nằm ở chỗ không thể nung chảy hoặc gắn lại, do đó việc tách rời và tái chế khi hết vòng đời sử dụng rất khó khăn. Thực tế, phương pháp tái chế duy nhất khả dụng là đốt bỏ chất nền polyme, phù hợp với khoảng 1% vật liệu composite thải bỏ. Giáo sư kỹ thuật hóa học Nutt không đồng tình với chiến lược này, ông cho biết: “Chất nền là một vật liệu kỹ thuật, chúng tôi không muốn từ bỏ.”
Phương pháp nâng cấp tái tạo này có thể giữ lại sợi carbon trong CFRP (phần cứng cáp của vật liệu). Những sợi này có thể được giữ trong tình trạng tốt, nhóm nghiên cứu đã chứng minh cách tái sử dụng chúng trong quy trình sản xuất mới, giữ nguyên hơn 97% độ bền ban đầu. Phương pháp này thành công lần đầu tiên trong việc thu được giá trị từ phần chất nền và sợi carbon của CFRP, có thể biến chất thải thành sản phẩm hữu ích và giảm thiểu tác động đến môi trường.
Việc tái chế các sản phẩm có giá trị từ chất nền polyme thải bỏ có ý nghĩa quan trọng từ góc độ sinh học. Các nhà nghiên cứu cũng giới thiệu một loại nấm đặc biệt, được gọi là nấm mốc Corticium. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng sau khi phá vỡ polyme thành benzoic thông qua phản ứng tái chế sợi, loại nấm này có thể tận dụng chất nền composite để tái tạo vật liệu, sau đó sử dụng chúng làm nguồn dinh dưỡng cho nấm, nhằm sản xuất một hóa chất có tên là OTA ((2Z, 4Z, 6E)-octa-2, 4, 6-trienoic acid) với các ứng dụng tiềm năng trong y học, như kháng sinh hoặc thuốc chống viêm.
Phương pháp nâng cấp tái tạo này không chỉ cho thấy tiềm năng của việc sử dụng nấm để sinh học hóa chất từ chất thải, mà còn nhấn mạnh cách tái chế vật liệu composite thành các sản phẩm có giá trị cao bằng cách thu hồi các thành phần sợi và chất nền.