复合材料回收与生物催化热改造
Clarissa Olivar1, Zehan Yu2, Ben Miller1,3
1Department of Chemistry, Donald P. and Katherine B. Loker Hydrocarbon Institute, and Wrigley Institute for Environment and Sustainability, University of Southern California, Los Angeles, California 90089, United States.
Journal of the American Chemical Society
|October 24, 2024
概括
这项研究提出了一种新的方法,用于将碳纤维增强聚合物 (CFRPs) 转化为有价值的酸和二次代谢物. 这种工艺可以保存碳纤维进行重复使用,从而产生高性能复合材料.
科学领域:
- 材料科学
- 生物技术
- 化学工程
背景情况:
- 碳纤维增强聚合物 (CFRPs) 正在取代汽车,航空航天和能源行业的传统材料.
- 为了从碳纤维和聚合物矩阵中恢复价值,开发有效的CFRP生命周期结束过程至关重要.
- 目前的回收方法往往导致材料降解或低价值产品.
研究的目的:
- 制定含有聚烯的CFRP的升级循环策略.
- 证明使用终止的CFRP可回收有价值的化学物质和完整的碳纤维.
- 建立一个可持续的CFRP回收方法,以保持材料价值.
主要方法:
- 使用一个工程菌株的*Aspergillus nidulans*用于热固性聚合物基质的生物催化.
- 开发了一种将含有聚烯的CFRP转化为酸和有价值的二次代谢物的工艺.
- 工程反应以保存碳纤维和其尺寸以后的复合材料制造.
主要成果:
- 成功将CFRP转化为酸和高产量的二次代谢产物,如 (2Z,4Z,6E) - octa-2,4,6-trienoic acid.
- 隔离的碳纤维保留了它们的完整性和尺寸,使其能够用于新型复合材料.
- 由回收纤维制造的复合品牌具有与原始基材相比的机械性能.
结论:
- 这项工作介绍了首个从CFRP的纤维和矩阵中获得高价值的综合系统.
- 生物催化上循环方法为传统的CFRP废物管理提供了可持续的替代方案.
- 这种方法促进了先进复合材料的循环经济.
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