Trasformare i rifiuti GFRP: il metodo rivoluzionario di upcycling della Rice University in carburo di silicio

La plastica rinforzata con fibra di vetro (GFRP) è un composito altamente durevole ampiamente utilizzato nei componenti degli aeromobili e nelle pale delle turbine eoliche. Tuttavia, le sue robuste caratteristiche pongono sfide significative per lo smaltimento, che spesso portano all’interramento in discarica dopo la sua vita utile.

Recentemente presentati su Nature Sustainability, i ricercatori della Rice University e i loro collaboratori hanno aperto la strada a un metodo di upcycling efficiente dal punto di vista energetico per GFRP. Guidato da James Tour, professore di chimica e scienza dei materiali, il team ha ideato un approccio innovativo per convertire il GFRP in carburo di silicio, un materiale versatile fondamentale nei semiconduttori e nella carta vetrata.

Il tour ha evidenziato la pratica insostenibile di seppellire intatte nelle discariche grandi strutture in GFRP, come ali di aeroplani e pale di mulini a vento, a causa della mancanza di metodi di riciclaggio efficaci. Le tecniche di smaltimento tradizionali come l’incenerimento o la solvolisi sono ritenute inadeguate a causa della loro natura ad alta intensità di risorse e del potenziale danno ambientale, comprese le emissioni di gas tossici e i rifiuti chimici.

Il nuovo processo di upcycling sviluppato dal laboratorio di Tour utilizza il riscaldamento flash Joule, una tecnica che riscalda rapidamente il GFRP a temperature che vanno da 1.600 a 2.900 gradi Celsius (da 2.912 a 5.252 Fahrenheit). Questa temperatura elevata facilita la trasformazione dei componenti plastici e di carbonio del GFRP in carburo di silicio. Il processo prevede la macinazione del GFRP in una miscela di plastica e carbonio, il miglioramento della conduttività con ulteriore carbonio secondo necessità e l’applicazione di alta tensione utilizzando elettrodi.

I primi test di prova condotti su scala da banco di laboratorio hanno mostrato risultati promettenti. Sono in corso collaborazioni con partner esterni per ampliare questo metodo economicamente vantaggioso, che vanta costi operativi inferiori a 0,05 dollari al chilogrammo: significativamente più economico e più rispettoso dell’ambiente rispetto ai metodi di smaltimento convenzionali.

Tour ha espresso entusiasmo per il potenziale di questo approccio innovativo nel convertire i rifiuti GFRP in preziosi prodotti in carburo di silicio, supportando pratiche sostenibili e contribuendo a un'economia circolare. Ha sottolineato l’importanza di trasformare i materiali di scarto provenienti da varie applicazioni in nuovi prodotti utili, in linea con gli sforzi globali per ridurre l’impatto ambientale e promuovere l’efficienza delle risorse.