En forskargrupp vid Washington State University löser ett högteknologiskt avfallsproblem samtidigt som man tar itu med miljöutmaningen som avloppsvatten rinner ut.

Forskarna har visat att de kraftigt kan stärka genomsläppliga trottoarer genom att tillsätta avfall kolfiberkompositmaterial. Deras återvinningsmetod, beskrivs i marsnumret av Journal of Materials in Civil Engineering , kräver inte mycket energi eller kemikalier - en kritisk faktor för återvinning av avfall.

Traditionellt kontra genomträngligt

Till skillnad från den ogenomträngliga trottoaren som används för de flesta vägar och parkeringsplatser, genomtränglig betong låter regnvatten fritt rinna ut och sippra ner i marken under. På grund av ökande oro för översvämningar i tätorter och krav för att kontrollera dagvattenavrinning, flera städer har försökt använda den genomträngliga betongen på parkeringsplatser och gator med låg trafik. Men eftersom det är mycket poröst, den är inte lika hållbar som den traditionella betongen som används på större vägar.

Återvinning av kolfiber

Kolfiberkompositer, under tiden, har blivit allt populärare i många branscher. Superlätt och starkt, materialet används i allt från flygplansvingar till vindkraftverk och bilar. Medan marknaden växer cirka 10 procent per år, dock, industrier har inte kommit på ett sätt att enkelt återvinna sitt avfall, vilket är så mycket som 30 procent av det material som används i produktionen.

Under ledning av Karl Englund, docent, och Somayeh Nassiri, biträdande professor vid institutionen för samhälls- och miljöteknik, forskarna lade till kolfiberkompositskrot som de fick från Boeings tillverkningsanläggningar till sin genomsläppliga betongblandning. De använde mekanisk fräsning för att förfina kompositbitarna till de ideala storlekarna och formerna. Det tillsatta materialet ökade kraftigt både hållbarheten och styrkan hos genomsläpplig betong.

"När det gäller böjhållfasthet, vi fick riktigt bra resultat - lika högt som traditionell betong, och det rinner fortfarande riktigt snabbt, sa Nassiri.

Fräsning kontra värme eller kemikalier

Forskarna använde billiga frästekniker istället för värme eller kemikalier för att skapa ett förstärkande element av kolfiberkompositerna. De behöll och använde kompositernas ursprungliga styrka genom att hålla dem i sin härdade kompositform. Deras blandning krävde också att man använde mycket av kompositmaterialet, vilket skulle vara perfekt för avfallsproducenter.

"Du tar redan avfall - du kan inte lägga till en massa pengar till sopor och få en produkt, "sa Englund." Nyckeln är att minimera energin och hålla nere kostnaderna. "

Kompositmaterialen dispergerades genom hela beläggningsblandningen för att ge enhetlig hållfasthet.

Testning och mainstreaming

Medan de har visat materialet fungerar i laboratorieskala, forskarna börjar genomföra verkliga tester på beläggningsapplikationer. De arbetar också med industrin för att börja utveckla en leveranskedja.

"I labbet arbetar detta för att öka den permeabla beläggningens hållbarhet och styrka, "sa Nassiri." Nästa steg är att ta reda på hur man gör det vanligt och utbrett. "

Forskningen för detta projekt möjliggjordes genom ett partnerskap med Boeing Company.