जैसे कार्बन फाइबर सामान्य हो रहा है, इसे कैसे पुनर्चक्रित किया जाएगा?

कार्बन फाइबर प्रबलित पॉलिमर (CFRP) में मजबूत रेशों को रेज़िन के साथ जोड़ा जाता है। इनका उपयोग विमान, वाहन और पवन टर्बाइन में होता है। उत्पाद के उपयोग के बाद कठोर एपॉक्सी रेज़िन से फाइबर अलग करना कठिन होता है। 2024 में Scientific Reports में प्रकाशित अध्ययन ने फाइबर निकालने की दो विद्युत पल्स विधियों की तुलना की।

पुनर्चक्रण की चुनौती

यांत्रिक पीसाई से रेशे छोटे हो सकते हैं। ताप और रासायनिक विधियों की अपनी ऊर्जा, उपकरण और पर्यावरण संबंधी लागत होती है। हर प्रक्रिया में मजबूती की हानि एक समान नहीं होती। पुनः उपयोग के लिए रेशों की लंबाई, तन्य मजबूती और उनकी सतह पर बची रेज़िन महत्वपूर्ण हैं।

सीधी विद्युत डिस्चार्ज और जल-आधारित विखंडन

मूल अध्ययन में सीधी डिस्चार्ज (DD) के लिए इलेक्ट्रोड नमूने को छूते हैं और उच्च वोल्टेज की पल्स उसमें से गुजरती है। भीतर उत्पन्न ऊष्मा रेज़िन को फाइबर से अलग करने में मदद करती है। इलेक्ट्रोहाइड्रोलिक विखंडन (EHF) में डिस्चार्ज पानी के भीतर होता है और आघात तरंगें मिश्रित पदार्थ को तोड़ती हैं। इस अलग प्रक्रिया का असर पुनर्प्राप्त फाइबर की गुणवत्ता पर पड़ता है।

स्रोत: Scientific Reports

परीक्षण के परिणाम

शोधकर्ताओं ने 8 मिमी मोटे CFRP नमूने लिए। DD से निकले रेशों की मापी गई तन्य मजबूती लगभग 5.1 गीगापास्कल और EHF से निकले रेशों की 2.6 गीगापास्कल थी; शुरुआती फाइबर की मजबूती 6.3 गीगापास्कल थी। अर्थात् इन परीक्षणों में क्रमशः लगभग 81% और 40% मजबूती बची। DD रेशों पर लगभग 20% और EHF रेशों पर 34% रेज़िन बची, जबकि मूल मिश्रित पदार्थ में 36% रेज़िन थी। DD ने अधिक लंबे रेशे भी दिए।

दोनों उपकरणों में नमूने का आकार और पल्स की शर्तें अलग थीं। इस तुलना में DD बेहतर रही, लेकिन इससे यह सिद्ध नहीं होता कि औद्योगिक स्तर पर हर कार्बन फाइबर पुनर्चक्रण में ऊर्जा केवल एक तिहाई लगती है। अंग्रेजी लेख का वह अनुपात अन्य सामग्री पर हुए पुराने परीक्षण से लिया गया था।

व्यावहारिक उपयोग की सीमाएं

पुनर्प्राप्त रेशे निरंतर लंबे तंतु नहीं हैं। पुनः उपयोग से पहले छंटाई, काटने और गुणवत्ता परीक्षण की जरूरत हो सकती है। बड़े पैमाने पर लागत, विद्युत सुरक्षा, अवशिष्ट पदार्थ और पर्यावरण प्रभाव का आकलन बाकी है। यह अध्ययन सभी रेशों को विमान के भार वहन करने वाले हिस्सों में सीधे लगाने की अनुमति नहीं देता।

शोधकर्ता और कंपनी

Chiharu Tokoro अध्ययन की प्रथम लेखिका हैं। Clearway Energy अलग ऊर्जा कंपनी है और उसे इस प्रयोग का भागीदार नहीं बताया गया। शोध परिणाम से उसके कारोबार या शेयर के प्रदर्शन की भविष्यवाणी नहीं की जा सकती।

Clearway Energy

निष्कर्ष

इन प्रयोगों में सीधी डिस्चार्ज से EHF की तुलना में लंबे और अधिक मजबूत फाइबर मिले, जिन पर कम रेज़िन बची थी। औद्योगिक उपयोग के लिए और परीक्षण आवश्यक हैं।

अध्ययन:

Tokoro, C. एवं अन्य (2024). Efficient recovery of carbon fibers from carbon fiber-reinforced polymers using direct discharge electrical pulses. Scientific Reports 14, 29762. doi:10.1038/s41598-024-76955-0.