Mikrofale pozwalają szybciej i lepiej recyklingować kevlar

Włókna aramidowe, takie jak kuloodporny kevlar i twaron, są niezwykle wytrzymałe, ale niezwykle trudne do recyklingu — do tej pory.

Naukowcy opracowali pionierski proces chemiczny wspomagany mikrofalami, który skutecznie rozkłada polimery aramidowe bez potrzeby stosowania agresywnych rozpuszczalników. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, które są powolne i wymagają ekstremalnych warunków, ta technika osiąga 96% konwersji w ciągu zaledwie 15 minut.

Rewolucja w recyklingu aramidów

Twaron i kevlar to dobrze znane nazwy włókien aramidowych – materiałów, które są tak wytrzymałe jak stal, ale znacznie lżejsze. Te wysokowydajne włókna są stosowane w kamizelkach kuloodpornych, wytrzymałych linach i trwałych oponach samochodowych. Jednak ich ekstremalna wytrzymałość wiąże się z poważnym wyzwaniem — są one wyjątkowo trudne do recyklingu.

➔ PRZECZYTAJ TAKŻE: W poszukiwaniu nici mocniejszej od stali i wytrzymalszej od kevlaru

Zespół naukowców zajmujących się polimerami z University of Groningen i NHL Stenden University of Applied Sciences w Holandii, we współpracy z holenderską firmą Teijin Aramid, opracował innowacyjny proces recyklingu chemicznego wspomagany mikrofalami. Ich przełom został szczegółowo opisany 21 lutego 2025 roku w Journal of the American Chemical Society.

Wyzwania tradycyjnego recyklingu

Włókna aramidowe są wytwarzane z poli(p-fenylenotereftalamidu) (PPTA). Istniejące metody recyklingu dzielą się na dwie główne kategorie: mechaniczne i chemiczne. Recykling mechaniczny pogarsza jakość materiału, czyniąc go mniej przydatnym do zastosowań o wysokiej wydajności. Recykling chemiczny może rozłożyć aramid na jego elementy składowe, ale tradycyjne metody wymagają rozpuszczalników organicznych, wysokich temperatur i wydłużonego czasu przetwarzania.

Nowa metoda wykorzystuje reaktor mikrofalowy do przyspieszenia procesu depolimeryzacji w niższych temperaturach — bez potrzeby stosowania szkodliwych rozpuszczalników organicznych. To podejście osiąga imponujący współczynnik konwersji 96% w ciągu zaledwie 15 minut, oferując bardziej wydajny i zrównoważony sposób recyklingu włókien aramidowych.

Krok w kierunku zrównoważonego przemysłu

„Biorąc pod uwagę rynek włókien aramidowych o wartości 2,9 miliarda dolarów, proces ten może przyczynić się do bardziej zrównoważonego zarządzania materiałami i wspierać inicjatywy recyklingu w obiegu zamkniętym w przemyśle”, mówi Katja Loos, profesor chemii makromolekularnej i autorka korespondencyjna artykułu JACS. Aby lepiej zrozumieć i udoskonalić proces depolimeryzacji, konieczne jest przeprowadzenie dalszych badań we współpracy z Teijin Aramid.

Odniesienie: „Rapid Microwave-Assisted Chemical Recycling of Poly(p-Phenylene Terephthalamide)” autorstwa Joëla Benninga, Berta Gebbena, Rudy’ego Folkersmy, Vincenta S. D. Voeta i Katji Loos, 21 lutego 2025 r., Journal of the American Chemical Society.
DOI: 10.1021/jacs.4c17791

Badania te są sponsorowane przez program Closing Carbon Cycles with Renewable Amines (3CRA) Holenderskiej Agencji Przedsiębiorczości i zostały przeprowadzone w ramach hybrydowej grupy badawczej „Biopolymers and Recycling Innovation” (HyBRit). HyBRit to współpraca między Uniwersytetem w Groningen i NHL Stenden.

źródło: SciTechDaily