पॉलिमर मैट्रिक्स में एम्बेडेड ग्लास फाइबर या कार्बन फाइबर से युक्त हल्के, अत्यधिक टिकाऊ फाइबर-प्रबलित एपॉक्सी कंपोजिट ऑटोमोटिव, जहाज, विमान और पवन टरबाइन ब्लेड के निर्माण के लिए आवश्यक उच्च-प्रदर्शन सामग्री हैं।
2025 तक, हर साल लगभग 25,000 टन पवन टरबाइन ब्लेड अपने परिचालन जीवन तक पहुंच जाएंगे। परंपरागत रूप से, पवन टरबाइन ब्लेड को एपॉक्सी के रासायनिक गुणों के कारण रीसायकल करना मुश्किल हो गया है, जो एक लोचदार पदार्थ है और इसे एक घटक माना जाता है जिसे पुन: प्रयोज्य सामग्रियों में तोड़ा नहीं जा सकता है। एपॉक्सी रेजिन बायोडिग्रेडेबल नहीं होते हैं और जलने पर जहरीली गैसों को छोड़ते हैं, अंततः उन्हें निपटाने के मुख्य तरीके के रूप में लैंडफिल की ओर ले जाते हैं।
पवन टर्बाइन ब्लेड के लैंडफिल को इसकी अक्षमता और अस्थिरता के कारण कई यूरोपीय देशों द्वारा प्रतिबंधित कर दिया गया है, और भविष्य में और अधिक देशों द्वारा इसे लागू किए जाने की उम्मीद है। इसलिए, एपॉक्सी रेजिन और उनके कंपोजिट के लिए व्यवहार्य रीसाइक्लिंग रणनीतियों की तत्काल आवश्यकता है।
वर्तमान में खोजी गई नई प्रक्रिया पुनर्चक्रण रणनीति की अवधारणा का प्रमाण है और वर्तमान में उत्पादन में मौजूद पवन टरबाइन ब्लेड और ब्लेड के विशाल बहुमत के साथ-साथ अन्य एपॉक्सी-आधारित सामग्रियों पर भी लागू की जा सकती है।
परिणाम प्रमुख वैज्ञानिक पत्रिका नेचर एंड आरहस यूनिवर्सिटी में प्रकाशित हुए थे, साथ में डेनिश इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी ने इस प्रक्रिया के लिए पेटेंट के लिए आवेदन किया था।
विशेष रूप से, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि रूथेनियम-आधारित उत्प्रेरक और आइसोप्रोपेनॉल और टोल्यूनि सॉल्वैंट्स का उपयोग करके, वे एपॉक्सी मैट्रिक्स को अलग कर सकते हैं और एक ही प्रक्रिया में एपॉक्सी पॉलीमर, बिस्फेनॉल ए और अक्षुण्ण ग्लास फाइबर की मूल संरचनात्मक इकाइयों में से एक को छोड़ सकते हैं।
हालांकि, विधि तुरंत मापनीय नहीं है क्योंकि उत्प्रेरक प्रणाली औद्योगिक कार्यान्वयन के लिए पर्याप्त कुशल नहीं है-और रूथेनियम एक दुर्लभ और महंगी धातु है। आरहस विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक इसलिए इस पद्धति में सुधार कर रहे हैं।
"फिर भी, हम इसे टिकाऊ प्रौद्योगिकियों के विकास में एक बड़ी सफलता के रूप में देखते हैं जो एपॉक्सी-आधारित सामग्रियों के लिए एक परिपत्र अर्थव्यवस्था बना सकते हैं। यह रासायनिक प्रक्रियाओं का पहला प्रकाशन है जो एपॉक्सी राल कंपोजिट को चुनिंदा रूप से विघटित कर सकता है और सबसे महत्वपूर्ण सामग्रियों में से एक को अलग कर सकता है। अध्ययन के प्रमुख लेखकों में से एक ट्रॉल्स स्काईडस्ट्रुप ने कहा, "एपॉक्सी पॉलिमर, साथ ही ग्लास या कार्बन फाइबर के महत्वपूर्ण घटक, बाद की प्रक्रिया को नुकसान नहीं पहुंचाते हैं।"
Troels Skrydstrup आर्हस विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान विभाग और अंतःविषय नैनोविज्ञान केंद्र (iNANO) में प्रोफेसर हैं। अनुसंधान सीईटीईसी परियोजना (थर्मोसेट एपॉक्सी कंपोजिट के लिए सर्कुलर इकोनॉमी) द्वारा समर्थित था, वेस्तास, ऑयलन, डेनिश इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी और आरहस विश्वविद्यालय के बीच साझेदारी।
इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने बहुलक में सबसे आम सी (अल्किल) -ओ बंधन को तोड़ने के लिए आरयू-उत्प्रेरित डिहाइड्रोजनेशन/बॉन्ड ब्रेकिंग/रिडक्शन टेंडेम प्रतिक्रिया का उपयोग किया, जिसका उपयोग सी (अल्काइल)-ओ सिंगल बॉन्ड को तोड़ने के लिए किया जा सकता है। BPA मैट्रिक्स के निकट। शोधकर्ताओं ने पवन टरबाइन ब्लेड के आवरण सहित असंशोधित अमाइन-ठीक एपॉक्सी रेजिन और वाणिज्यिक मिश्रित सामग्री के लिए विधि के अनुप्रयोग का प्रदर्शन किया। शोधकर्ताओं के नतीजे बताते हैं कि थर्मोसेट एपॉक्सी और कंपोजिट की रासायनिक वसूली संभव है।
एपॉक्सी राल के उत्प्रेरक विखंडन प्रयोग से पता चला है कि उत्प्रेरक प्रतिक्रिया के 4 दिनों के बाद 81 प्रतिशत बीपीए को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है।
एक सामान्य दृष्टिकोण के साथ जिसका उपयोग अमाइन-ठीक एपॉक्सी के आणविक अपघटन के लिए किया जा सकता है, जांचकर्ताओं ने फाइबर-प्रबलित एपॉक्सी के डिकोडिफिकेशन के लिए प्रोटोकॉल की प्रयोज्यता की जांच करने के लिए बदल दिया जिसमें बहुलक मैट्रिक्स के अलावा उच्च वजन प्रतिशत द्वारा फाइबर होते हैं। 3 दिनों के बाद, कंपोजिट स्पष्ट रूप से बिना किसी दिखावा के ढीले रेशों में अलग हो गए। निस्तारण प्रतिक्रिया मिश्रण; धोने के बाद, 57wt प्रतिशत कार्बन फाइबर बरामद किया गया, और 13wt प्रतिशत BPA को घोल से अलग किया गया।
इसके बाद इसने अत्याधुनिक सेवानिवृत्त पवन टरबाइन ब्लेड के आवरण का परीक्षण किया। यह वाणिज्यिक समग्र नमूना उत्प्रेरक रूप से पूरी तरह से विघटित हो गया था, जिसके परिणामस्वरूप 50wt प्रतिशत ग्लास फाइबर और 19wt प्रतिशत BPA था।
अंत में, जीवन के अंत के कंपोजिट से प्राप्त घटकों के लिए, एक चक्रीय अर्थव्यवस्था पर विचार किया जा सकता है। रीसाइक्लिंग से प्राप्त अत्यधिक शुद्ध बिस्फेनॉल ए को सैद्धांतिक रूप से पेट्रोलियम फीडस्टॉक से उत्पादित मूल बीपीए की जगह एपॉक्सी रेजिन, पॉली कार्बोनेट या पॉलिएस्टर जैसी मौजूदा उत्पादन श्रृंखलाओं में पुन: उपयोग किया जा सकता है। शोधकर्ताओं की उत्प्रेरक प्रक्रिया को सबूत-की-अवधारणा के रूप में देखा जा सकता है, यह दर्शाता है कि इन मूल्यवान और प्रासंगिक सामग्रियों के लिए एक चक्रीय अर्थव्यवस्था हासिल करना संभव है।
