Een team van NUS-onderzoekers heeft een grote technologische doorbraak bereikt door afvalrubberbanden om te zetten in superlichte aerogels met een breed scala aan toepassingen. Dit is de eerste keer dat aerogels worden gemaakt van afvalrubberbanden. De nieuwe rubberen aerogels vertonen opmerkelijke eigenschappen:ze zijn extreem licht, zeer absorberend, zeer duurzaam, en ze zijn ook zeer efficiënt in het vasthouden van warmte en geluid.

Door afvalrubber te upcyclen tot producten met een hogere commerciële waarde, deze nieuwe technologie bevordert een breder gebruik van oude banden, en biedt een milieuvriendelijke manier om gebruikt rubber te recyclen. Deze nieuwe technologie is in september 2019 gepubliceerd in de gedrukte versie van het wetenschappelijke tijdschrift Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects, en er is patent op aangevraagd.

Om de onderzoeksinspanningen van het team te stimuleren en het publiek bewust te maken van recycling, Mapletree-investeringen, een toonaangevende vastgoedontwikkelaar met een sterke focus op ecologische duurzaamheid, heeft onlangs een gift gedaan van S$ 155, 000 naar NS.

Oude banden:een aanzienlijk afvalprobleem

Elk jaar, wereldwijd worden ongeveer 1 miljard schrootbanden geproduceerd. Rubberbanden zijn zeer duurzaam en niet biologisch afbreekbaar. Slechts 40 procent wordt gerecycled tot producten met een lage toegevoegde waarde, terwijl 49 procent wordt verbrand om energie op te wekken, en minstens 11 procent belandt op stortplaatsen. Hoewel stortplaatsen vaak worden toegepast, stortplaatsen raken uitgeput en er bestaat ook een risico dat het daaruit voortvloeiende percolaat milieuvervuiling veroorzaakt. Verder, brandend rubber produceert giftige stoffen die zorgen voor gezondheid en veiligheid.

"Hoewel 40 procent van de afvalrubberbanden wordt gerecycled, het recyclingpercentage wereldwijd blijft laag omdat de verwerking van gebruikt rubber kostbaar en energie-intensief is, gecombineerd met een gebrek aan financiële prikkels. Ons team heeft besloten zich te concentreren op het maken van rubberen aerogels van gebruikte rubberen banden, omdat ze een goedkope en overvloedige bron van grondstoffen zijn. Door afvalrubberbanden om te zetten in hoogwaardige aerogels, we zouden de monetaire stimulans voor het recyclen van rubber kunnen vergroten en op zijn beurt, minder rubberafval, " verklaarde universitair hoofddocent Duong Hai-Minh, die het onderzoeksteam leidt van de afdeling Werktuigbouwkunde van NUS Engineering.

Mijnheer Edmund Cheng, Mapletree voorzitter, zei, "Mapletree heeft altijd grote nadruk gelegd op het integreren van duurzame ontwerpen in onze ontwikkelingen. Dit project, dat tot doel heeft om rubberafval via groene technologie om te zetten in aerogelmaterialen, past in ons streven om de negatieve milieu-impact te verminderen. We zijn verheugd dat een deel van de steun ook de gerenoveerde laboratoriumfaciliteit financieren voor toegepast onderzoek en onderwijs over het potentieel van recyclingtechnologie. We hopen dat door middel van onderwijs, een van onze belangrijkste pijlers voor maatschappelijk verantwoord ondernemen, er zal meer bewustzijn zijn over milieukwesties."

Eenvoudig, kosteneffectief en milieuvriendelijk productieproces

Om de rubberen aerogels te maken, gerecyclede autobandvezels worden eerst gemengd tot fijnere vezels. Deze fijne rubbervezels worden vervolgens gedrenkt in water en een zeer kleine hoeveelheid chemische crosslinkers. Volgende, het mengsel van rubbervezels en milieuvriendelijke oplosmiddelen wordt gedurende 20 minuten met een roerder gelijkmatig gedispergeerd. De uniforme suspensiegel wordt vervolgens tot 12 uur bij min 50 graden Celsius gevriesdroogd om rubberen aerogels te produceren.

Assoc Prof Duong zei:"Het fabricageproces is eenvoudig, kostenbesparend en milieuvriendelijk. Het hele productieproces duurt tussen de 12 en 13 uur en het kost slechts minder dan S$10 om een ​​vel rubberen aerogel te produceren van 1 m² groot en 1 cm dik. Het proces kan ook eenvoudig worden opgeschaald voor massaproductie. Dit maakt rubberen aerogels een commercieel aantrekkelijk product."

Zeer veelzijdige rubberen aerogels

De nieuwe rubberen aerogels die door het NUS-team zijn gemaakt, hebben opmerkelijke eigenschappen voor veel toepassingen:

• Extreem licht en stijver dan commercieel schuim
• Zeer poreus:hierdoor zijn rubberen aerogels goede absorptiemiddelen voor het verwijderen van gemorste olie. Ze zijn twee keer meer absorberend dan conventionele absorberende materialen zoals de polypropyleen mat.
• Uitstekende geluidsabsorptie:rubberen aerogels zijn 27 procent effectiever dan de commerciële schuimabsorbeerders met dezelfde dikte.
• Uitstekende warmte-isolatie:rubberen aerogels hebben een hoge hittebestendigheid. Een stuk rubberen aerogel met een dikte van 2,54 cm heeft een warmteoverdrachtslimiet die gelijk is aan 25 standaard glazen ruiten.
• Zeer duurzaam:de meeste aerogels zijn extreem broos en bros (d.w.z. ze hebben de neiging om te fragmenteren en te verpulveren), maar rubberen aerogels kunnen na compressie terugveren naar zijn oorspronkelijke vorm. Deze unieke eigenschap maakt ze geschikt als isolatiemateriaal voor industriële doeleinden zoals in onderzeese systemen, olieraffinaderijen en industriële gebouwen, en ook in huizen, koelkasten, evenals persoonlijke spullen zoals jassen en inlegzolen.
• Wanneer gecoat met een chemische stof genaamd methoxytrimethylsilaan, de rubberen aerogels worden extreem waterafstotend en kunnen worden gebruikt om te voorkomen dat vocht de isolatieapparatuur aantast of beschadigt.

"Potentiële markten voor aerogels zijn enorm. voertuiggeluid en thermisch comfort zijn van vitaal belang bij het ontwerpen van voertuigen - de wereldwijde markt voor warmte- en geluidsisolatieoplossingen voor auto's zal naar verwachting in 2022 US $ 3,2 miljard bereiken. de wereldwijde markt voor het beheer van olierampen zal tegen 2025 naar verwachting 182,7 miljard dollar bedragen, " voegde professor Nhan Phan-Thien toe, die een senior lid is van het onderzoeksteam.

Commercialisering en nieuwe toepassingen

Assoc Prof Duong, Prof Nhan en hun team kijken ernaar uit om de positieve milieu-impact van aerogels te realiseren door samen te werken met Mapletree en industriële partners om deze nieuwe technologie te commercialiseren en op te schalen. Met de genereuze bijdrage van Mapletree, het NUS-team zal verdere studies kunnen uitvoeren om de prestaties van de rubberen aerogels te verbeteren, andere toepassingen verkennen en andere soorten afvalmaterialen gebruiken om in aerogels om te zetten.