清華大学、廃風車ブレードを0.5秒でグラフェンに変換

研究チームはまずブレードを粉末にし、カーボンブラックと混ぜて導電性を持たせる。そこに超高速ジュール加熱で約2,000℃のパルスを0.5秒間加える。ガラス繊維のシリカは炭化ケイ素に、樹脂の炭素化合物はグラフェンになる。両者を事前に分離する工程や、溶媒・触媒は不要という。

新しい樹脂への再利用

得られた材料を新しいエポキシ樹脂に0.3重量%加えると、引張剛性が27%、曲げ剛性が9%向上した。0.1%では熱拡散率が41%改善した。チームは、より丈夫で長持ちするブレードや着氷対策への応用を見込む。ただし完成したブレードはまだなく、結果は実験室レベルの樹脂によるものだ。

試算では、廃棄物1トンの処理で約80ドルの利益が出る。熱分解では約460ドルの損失、一部の化学処理では約1,800ドルの損失になるという。排出量は熱分解比で83%、化学溶解比で92%少ない。ただし粉砕や設備などの費用は含まれていない。

課題は規模

実験の多くは0.3グラムで行われ、バッチは10グラムまで拡大された。200グラム処理用の反応炉も設計済みだが、実証はこれからだ。風車1基のブレードは数十トンに達することもあり、Deng氏は100トン規模のパイロット施設を目標に掲げる。

ジュール加熱の先駆者であるライス大学のJames Tour氏は、処理困難な廃棄物を価値ある材料に変える例だと評価する一方、産業規模での有効性は未検証だと指摘する。実消費エネルギーや新素材の耐久性の確認も残る。