Tsinghua превращает старые лопасти ветротурбин в графен за 0,5 секунды

Как работает метод

Лопасти сначала измельчают в порошок и смешивают с техническим углеродом, чтобы сделать его проводящим. Затем сверхбыстрый джоулев нагрев поднимает температуру примерно до 2000 °C за 0,5 секунды. Кремнезём из стекловолокна превращается в карбид кремния, а углеродные соединения смолы дают графен. Предварительно разделять компоненты, а также использовать растворители и катализаторы не нужно.

Полученный материал добавили в новую эпоксидную смолу. При содержании всего 0,3% по массе жёсткость при растяжении выросла на 27%, при изгибе — на 9%; при 0,1% температуропроводность улучшилась на 41%. По словам авторов, это может помочь создавать более прочные лопасти и даже бороться с обледенением. Однако полноразмерные лопасти пока не изготавливались, а результаты получены в лабораторных испытаниях смол.

По расчётам команды, переработка тонны отходов может приносить около 80 долларов прибыли, тогда как пиролиз даёт оценочный убыток в 460 долларов, а некоторые химические методы — 1800. Выбросы ниже на 83% по сравнению с пиролизом и на 92% по сравнению с химическим растворением. При этом оценки не включают измельчение, оборудование и прочие операционные расходы.

Вопрос масштаба

Большинство экспериментов проводили на 0,3 грамма материала, партии удалось увеличить до 10 граммов. Спроектирован реактор на 200 граммов, но лопасти одной турбины могут весить десятки тонн. Дэн стремится создать пилотную установку на 100 тонн. Джеймс Тур из Университета Райса, один из пионеров джоулева нагрева, считает работу доказательством того, что трудноперерабатываемые отходы можно превращать в ценные материалы, но отмечает, что промышленную эффективность ещё предстоит подтвердить. Нужно также проверить реальное энергопотребление и долговечность новых материалов.