ترمینولوژی پایان در عمر در فیبر کربن

تجزیه و تحلیل ترمینولوژی پایان عمر در صنعت پلاستیک تقویت شده با الیاف کربن

از آنجا که بسیاری از مطالعات و بررسی ها در مورد روش های انجام شده توسط صنعت و دانشگاه به منظور بازیافت و بازسازی پلاستیک تقویت شده با الیاف کربن (CFRP) انجام شده است، تاکنون هیچ تحقیقی در مورد صحت استفاده اصطلاحات بازیافت و بازسازی وجود ندارد. به همین ترتیب، این مقاله به دنبال تجزیه و تحلیل تلاش صنعت برای استفادۀ مجدد از CFRP در بازیافت و بازسازی زباله های تولیدی و پایان عمر آنها (EOL) با تأکید بر اصطلاحات مورد استفاده در توصیف این روش ها است. ابتدا، این مقاله تفسیری از اهمیت استفادۀ صحیح از اصطلاحات  EOLارائه می دهد؛ تشریح مزایا و مشکلات مربوط به استفاده از اصطلاحات صحیح و نادرست. این مقاله نشان می دهد که کاربرد اصطلاحات در مورد بازسازی CFRP اشتباه است و در مورد بازیافت نیز بایستی با دقت خاصی انجام شود. علاوه براین، این مقاله (مطابق با دستورالعمل های اتحادیه اروپا) اصطلاحات جدیدی را پیشنهاد می کند که می تواند توسط صنعت و دانشگاه فعال در این زمینه اتخاذ شود. همچنین، نشان می دهد که CFRP دقیقآ به معنای بازسازی نیست.

سطح زباله های شهری که بین سال های 2007-1990  توسط کشورهای سازمان همکاری توسعه اقتصادی (OECD) ثبت شده است، تقریبآ سالانه از حدود 537 میلیون تن به 670 میلیون تن افزایش یافته است. از سال 2013-2007 تاکنون، این میزان در حدود 3 درصد نسبت به سال 2007 افزایش داشته است. برای مقابله با تولید زباله، اتحادیه اروپا (EU) دستورالعمل ها و اهداف متعددی را برای کشورهای عضو صادر کرده و به طور مستمر بر آنها تجدید نظر می کند. این دستورالعمل ها عبارتند از: ضایعات الکتریکی و الکترونیکی (WEEE)، وسایل نقلیه فرسوده (ELV)، دفن زباله، سوزاندن زباله، مقررات حمل و نقل زباله، و چارچوب ضایعات (WF). در کنار این مقررات، تقاضا برای پلاستیک تقویت شده با الیاف کربن (CFRP) نیز افزایش می یابد؛ جان و ویتن پیش بینی کردند که بازار جهانی ممکن است بین سال های 2020-2010  رشد 300 درصدی داشته باشد. با تولید الیاف کربن که یک محصول گران قیمت است، هزینه آن تا بیش از 10.000 پوند در هر تن افزایش می یابد و اگرچه یک نوع زبالۀ پیچیده در نظر گرفته می شود، اما مزایای اقتصادی و زیست محیطیِ بازیافت آن به صورتی است که استراتژی های CFRP EOL برای جلوگیری از دفن زباله را مورد توجه قرار داده است. اصطلاحاتی که به طور معمول در صنعت و دانشگاه در مورد شیوه های بازیافت ارائه می شود، شامل CFRP بازیافتی، الیاف بازیافتی، الیاف بازیابی شده و بازسازی است. از آنجا که مطالعات زیادی در مورد بازیافت CFRP صورت گرفته است، اما تا جایی که من اطلاع دارم هیچ مطالعه ای تاکنون این شیوه ها را بررسی نکرده است که آیا اصطلاحات بازیافت و بازسازی واقعآ قابل استفاده هستند یا خیر. این مقاله به دنبال تجزیه و تحلیل استراتژی های EOL از صنعت و دانشگاه، با اشاره به بازیافت و بازسازی CFRP است.

نتیجه گیری

این مقاله شیوه های صنعتی و آکادمیک در استفاده مجدد از EOL CFRP، بویژه بازیافت و بازسازی را مورد بررسی قرار داده است. همچنین بیان می کند از آنجا که CFRP قابلیت بازیافت دارد، اصطلاحاتی مانند CFRP بازیافتی، الیاف بازیافتی و بازسازی به طور کلی در این مورد قابل استفاده نیستند. شواهدی برای اثبات این دیدگاه با انجام تجزیه و تحلیل شیوه های صنعتی و دانشگاهی در زمینه تعاریف بازیافت و بازسازی در دسترس است. مشخص شد از آنجا که شباهتی بین الیاف بازیافتی وجود ندارد، پس هیچ مدرکی مبنی بر بازسازی (تولید مجدد) نیز وجود ندارد و اصطلاح CFRP بازیافتی اصطلاحی مبهم برای توصیف CFRP تولید شده از الیاف بازیافتی است. توجیه اینکه چرا استفاده صحیح از اصطلاحات رضایت بخش است، به این معنا است که هدف نهایی بازیافت CFRP استخراج الیاف است که عملآ هیچ آسیبی به الیاف وارد نشود؛ از آنجایی که CFRP هیچ قانون خاصی ندارد و با بیش از یک دستورالعمل عمل می کند، بهتر است که اصطلاحات را نسبت به سایر دستورالعمل های اصلی که CFRP تحت آنها عمل می کند، مقایسه و آزمایش کنیم. دستورالعملELV استفاده مجدد را بعنوان هر عملیاتی تعریف می کند که توسط آن اجزای وسایل نقلیه فرسوده برای همان هدفی که برای آن طراحی شده اند، استفاده می شوند. دستورالعمل WEEE نیز استفاده مجدد را بعنوان استنادی از دستورالعمل WF تعریف می کند که به وضوح دوباره تکرار می شود؛ "استفاده مجدد" به معنای هر عملیاتی است که توسط آن محصولاتی که زباله نیستند، دوباره برای همان هدفی که برای آن طراحی شده بودند به کار می روند. بنابراین، استفاده از اصطلاح rf-CFRP برای توصیف CFRP ایجاد شده از الیاف احیا شده نیز مطابق با دستورالعمل ELV و WEEE قابل قبول است.

همچنین، باید توجه داشت که اصطلاح "استفاده مجدد" به طور کلی در توصیف CFRP ساخته شده از CFRP بازیافتی مکانیکی قابل استفاده نیست؛ به این دلیل که یکپارچگی ساختاری الیاف از بین می رود زیرا بازیافت مکانیکی الیاف را به قطعات بسیار کوچکتر و در برخی موارد، به صورت پودر خرد و آسیاب می کند. بنابراین با اتخاذ rf-CFRP، تمایز واضحی بین بازیافت مکانیکی و احیای الیاف ایجاد می شود؛ به این معنا که rf-CFRP فقط CFRP بر پایه الیاف احیا شده را تفسیر می کند. یکی دیگر از مزایای اتخاذ این اصطلاح این است که هرگونه سردرگمی و ابهام احتمالی در مورد مفهوم/ تعریف CFRP بازیافتی ممکن است کاهش یابد، بنابراین یک مانع بالقوه برای اجرای موفقیت آمیز دستورالعمل اتحادیه اروپا در مورد CFRP در آینده حذف خواهد شد (در صورتی که اتحادیه اروپا ملزم به ایجاد یک دستورالعمل باشد). برای مثال بدون درگیر شدن در صنعت و تحقیقات آن، می توان گفت که CFRP بازیافتی با بازیافت عنصر ماتریس یک کامپوزیت فعلی و استفاده از این انرژی برای کمک به احیای الیاف از همان ماتریس و سپس کاشت آنها ایجاد می شود. اتخاذ روش بررسی دستورالعمل های اتحادیه اروپا برای طبقه بندی CFRP با پایه الیاف احیا شده بعنوان rf-CFRP همچنین براساس تحقیقات انجام شده توسط گلاویچ و لوکمن در بررسی شرایط و تعاریف پایداری، "استفاده مجدد" به معنای استفاده از زباله بعنوان ماده اولیه در فرایندی متفاوت بدون هیچ گونه تغییر ساختاری است. این تعریف توسط نویسندگان از واژه نامه آژانس محیط زیست اروپا (EEA) اقتباس شده است و مستقیم با تعاریف ارائه شده در این مقاله در تضاد است. استفاده مجدد بعنوان حفظ زباله و استفاده مجدد از آن نیست، بلکه به معنای حفظ محصولاتی است که زباله نبوده و استفاده مجدد از آنها تلقی می شود (همان طور که در دستورالعمل WF تعریف شده است). با بررسی یک تعریف جدید از واژه نامه EEA، "استفاده مجدد" بعنوان "استفاده مجدد از مواد بدون هیچ گونه تغییر ساختاری در مواد" نقل شده است. اگرچه تعریف مدرن "استفاده مجدد" مفهوم ضایعاتی بودن محصولات را قبل از استفاده مجدد حذف می کند، اما در نهایت می توان گفت که این تعریف به دلیل اصرار بر عدم تغییر ساختاری همچنان چالش برانگیز است.