Iedereen die met windturbinebladen heeft gewerkt of er net een van dichtbij heeft gezien, kan getuigen van de enorme omvang van deze werkpaarden met schone energie. Ooit nagedacht over wat er met dat kostbare, hoogtechnologische materiaal gebeurt als het mes over ongeveer 20 jaar het einde van zijn levensduur bereikt?
In toenemende mate, althans in het geval van nieuwere messen van koolstofvezelversterkt polymeer (CFRP), wordt het versterkingsmateriaal teruggewonnen en gerecycled. Hetzelfde geldt voor de koolstofvezel (CF) in vliegtuigen die het einde van hun levensduur hebben bereikt en voor overgebleven materiaal uit de lucht- en ruimtevaartindustrie, dat een algemeen geschat schrootpercentage van ongeveer 30 procent heeft.
Maar liefst 62.000 ton (68.000 ton) ongebruikt end-of-life en CFRP-productieafval zal zich elk jaar opstapelen ondanks de bestaande vraag naar nieuwe vezelcomposieten, waar de luchtvaart- en windenergiesector een groot deel van bijdragen.
Mede als gevolg hiervan wordt verwacht dat de wereldwijde markt voor gerecyclede koolstofvezel zal groeien van $ 109 miljoen in 2020 tot $ 193 miljoen in 2025, tegen een CAGR van 12 procent tijdens de prognoseperiode, aldus onderzoeksbureau MarketsandMarkets.
Een groeiende berg recyclebaar materiaal, de wens om er geld mee te verdienen en het van stortplaatsen af te leiden, samen met de hoge kosten van nieuwe koolstofvezel en de opkomst van lichtgewicht voertuigen, van auto's tot raketten, dragen allemaal bij aan de groei van de markt voor gerecyclede koolstofvezel. Geregenereerde koolstofvezel is ongeveer de helft van de prijs van eersteklas en kan net zo goed zijn als nieuw materiaal, zei Andrew Maxey, CEO van koolstofvezelrecycler Vartega, Golden, Colo.
Net als in andere jonge industrieën werken Maxey en zijn mede-CF-recyclers aan de beschikbaarheid van materialen, de toeleveringsketen, kwaliteit en kosten. De pandemie heeft een deel van hun voortgang tegengewerkt. Voor Vartega betekende dat een plan om zijn technologie in te zetten bij de bron van het recyclebare materiaal. Voorlopig gebeurt alle recycling in de fabriek.
Vartega gebruikt een chemisch proces dat is ontwikkeld door Maxey. Het proces wordt toegepast op niet-uitgeharde thermohardende prepreg, een term voor voorgeïmpregneerde koolstofvezels waar al een matrixmateriaal aanwezig is. Na het scheiden van de CF kan de vezel worden gemalen, gehakt, gepelletiseerd of gebruikt in niet-geweven stoffen en verwerkt tot filament voor 3D-printen.
In één keer kan het bedrijf de CF fijnhakken en in verschillende fracties toevoegen aan verschillende thermoplasten, waaronder polypropyleen (PP) en polyamide (PA) voor spuitgieten. De resulterende met koolstof versterkte PP en PA zijn "ongelooflijk belangrijk" voor autoproductie, zei Maxey.
"Het gaat er echt om dat ze in hun bestaande toeleveringsketen vallen", aldus Maxey. “Ze verdienen al miljoenen en miljoenen glasvezelversterkte, spuitgegoten onderdelen. Waarom biedt u geen betere prestaties met koolstofvezel? "
Pond voor pond, glasvezel dat wordt gebruikt om carrosserieën, motorkappen, luchtinlaatspruitstukken en andere auto-onderdelen te maken, is goedkoper dan zelfs gerecyclede koolstofvezel, maar fabrikanten kunnen minder CF gebruiken om dezelfde mechanische eigenschappen te bereiken.
"Het andere voordeel is gewichtsvermindering", zei Maxey. “Omdat we over het algemeen minder materiaal kunnen gebruiken, krijg je ofwel een onderdeel met hetzelfde gewicht met betere prestaties of zelfs een lager gewicht. Er zijn dus verschillende manieren om dichtbij te komen of in sommige gevallen kostenpariteit te krijgen met een beter ontwerp van onderdelen. "
Maxey werkt samen met het Institute for Advanced Composites Manufacturing Innovation, Ford Motor Co. en anderen om het gerecyclede materiaal van Vartega in de toeleveringsketen van de auto-industrie te krijgen. Maxey weet dat hij een hoge hindernis heeft, aangezien de industrie traag is om nieuwe materialen toe te passen.
Maar dat heeft de CF-recycler niet gestopt. Vartega die al heeft gediversifieerd, en het is gerecycled CF wordt al gebruikt in consumentenproducten, sportartikelen, muziekinstrumenten en elektronica.
Door Ilene Wolff Bijdragende redacteur, SME Media
