Nederlandse onderzoekers geven ‘wondermateriaal’ koolstofvezel-composiet een tweede leven

Onderzoekers maken nieuwe vliegtuigonderdelen van afgedankt koolstofvezelcomposiet die waarschijnlijk als eerste ter wereld ook echt gebruikt gaan worden.

Copyright image: TPRC

Auteur: Lydia Heida

Koolstofvezelcomposiet is een wondermateriaal: het lijkt net staal, maar het is vederlicht. Techneuten maken er dus graag laptops, racefietsen, drones, satellieten of auto’s van. Sommige nieuwe vliegtuigmodellen, zoals de Airbus A350 XWB, bestaan zelfs al voor 80% uit dit composiet. Bye, bye, aluminium.

Maar waar aluminium prima valt te recyclen, heeft koolstofvezelcomposiet een donker randje. Het is juist lastig te recyclen. Tenminste, het type wat nu nog veel in gebruik is. Koolstofvezelcomposiet komt namelijk in twee smaken: thermoharders en thermoplasten. Die thermoharders bestaan uit koolstofvezels die met plastic in de oven worden uitgehard.

Wil je dat spul nog recyclen, dan is het nodig om daar een pyrolyse-proces op los te laten. Dan moet het dus weer de oven in om het kunststof van de vezels af te branden. Dat is niet zo heel goed voor de vezels, die van tevoren ook nog worden verhakseld. Terwijl koolstofvezelcomposiet juist kracht haalt uit de lengte van de vezels, die net zo lang kunnen zijn als de romp van een vliegtuig.

Verwarmen

Nederlandse onderzoekers hebben hier iets op gevonden. Dat komt heel simpel op het volgende neer: Verhakselen? Ja. En dus downcyclen? Nee. Maar hoe dan? De truc blijkt allereerst te zijn om je op thermoplasten te richten.

“Restanten thermoplast kun je verwarmen en vervormen tot een nieuw product. Zo is het mogelijk om tegelijk de vezels én het kunststof te recyclen,” aldus Thomas de Bruijn, onderzoeker Lichtgewicht Construeren bij Hogeschool Saxion in Enschede.

De Bruijn werkt samen met tal van partners in het project TPC-Cycle aan een manier om resten thermoplastisch koolstofvezelcomposiet te recyclen. De heilige graal is om van kostbaar koolstofvezelcomposiet waaruit vliegtuigen zijn opgetrokken, na recycling weer onderdelen voor een vliegtuig van te maken.

Veel afval

Nu is in het kleine plaatsje Nijverdal de belangrijkste Europese productiefaciliteit van TenCate Advanced Composites gevestigd. Dit Nederlandse bedrijf produceert thermoplast koolstofvezelcomposiet en lijkt een gouden toekomst te zijn toebedeeld, want sommige experts voorspellen dat de vraag naar thermoplast koolstofvezelcomposiet in de komende tien jaar met 200 tot 300% groeit. Tel uit je winst.

En natuurlijk zorgt dit ook voor meer thermoplast afval. “Naar schatting ontstaat alleen al in Nederland voor 2024 zo’n 1.000 ton van dit type afval,” aldus De Bruijn. “De waarde hiervan is circa 100 miljoen euro.” Nederland wordt daarmee een mekka voor hoog kwalitatief thermoplastisch composietafval.

Nu ontstaat het meeste afval aan koolstofvezelcomposiet bij het maken van producten met dit materiaal. Uit een plaat composiet worden onderdelen gesneden en het raamwerk dat overblijft belandt in de afvalbak. “Gemiddeld ligt de hoeveelheid snijafval op 30% van een plaat,” vertelt De Bruijn. “Maar dat kan oplopen tot 60%, zo bleek uit al eerder gedaan onderzoek door dr Soraia Pimenta en professor Silvestre Taveira Pinho van het Imperial College London en andere wetenschappers.”

Behoud sterkte

Om dit snijafval te recyclen, is het nodig om het eerst te verkleinen tot stukken die je goed kunt verwerken. Hoe kleiner het is, hoe makkelijker het is om te verwerken. Maar hoe groter, hoe beter de mechanische eigenschappen zijn en des te meer waarde het heeft.

“Wij zorgen ervoor dat het verhakselde composiet bestaat uit delen die tussen 10-15 millimeter groot zijn, waardoor de sterkte en stijfheid van het materiaal hoog blijft,” aldus De Bruijn. Na het verhakselen wordt het materiaal gemengd, opgewarmd en in een mal geperst tot de juiste vorm.

Zo blijft zowel de vezel als de kunststof bewaard in een nieuw product, in plaats van dat het kunststof in een oven van de vezels wordt afgefikt en verloren gaat. Dat biedt winst voor het milieu, omdat er minder stappen nodig zijn om het composiet te recyclen. Deze methode verbruikt ook nog eens minder energie dan bij de recycling van thermoset het geval is. Aan gerecycled thermoplast kan daardoor een hoger prijskaartje hangen, dan aan de koolstofvezels die overblijven na recycling van thermoset. (…)

Lees het hele artikel hier:

Nederlandse onderzoekers geven ‘wondermateriaal’ koolstofvezel composiet een tweede leven

Publicatie: 17 september 2017 in Scientias.

Deel dit artikel: