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汽車碎裂殘渣找到混凝土應用途徑,而碳纖維回收仍停留在實驗室階段

紐南威爾斯的研究人員以汽車碎裂殘渣取代混凝土砂最高達45%,而另一項電氣方法則從碳纖維複合材料中分離樹脂,但纖維損傷和樹脂回收問題仍未解決。

Victor Altman

Victor Altman

產業應用專家 · 2026年11月1日 · 5 分鐘閱讀

汽車碎裂殘渣找到混凝土應用途徑,而碳纖維回收仍停留在實驗室階段

新南威爾斯州公路混凝土摻入汽車破碎殘渣替代高達45%的沙子 - plascentral.com

報廢車輛產生兩種截然不同的回收測試。紐南威爾斯一家回收設施的汽車碎裂殘渣(ASR)研究,以15%、25%、35%和45%體積比例取代混凝土中的天然細骨材。另一項實驗室研究則使用雙極電極電氣處理,從碳纖維強化塑膠上剝離樹脂,而無需將每件試樣接線入電路。

混凝土應用已有可用去向與明確限制。碳纖維研究雖有巧妙的製程安排,但尚未展現汽車買家能接受的回收材料。這種差異至關重要。一條路線改變指定的建築輸入材料;另一條仍需證明纖維品質、規模、形狀與樹脂捕獲。

ASR骨材

ASR研究使用紐南威爾斯報廢車輛回收設施收集的廢棄物。該料流並非乾淨的聚合物級分。剛性塑膠佔採樣ASR的13.8 wt.%,橡膠貢獻13.7 wt.%,8 mm以下的細粒與混合物料則佔41.7 wt.%。所得塑膠骨材密度約911 kg/m³,比重0.913。

來自汽車粉碎機殘渣的混合塑料和橡膠顆粒 - plascentral.com
來自汽車粉碎機殘渣的混合塑料和橡膠顆粒 - plascentral.com

這種組成設定了商業問題。加工商不是將已知樹脂等級賣進既有的射出窗口,而是將可變的碎裂級分準備用於能容忍混合、低密度輸入的水泥應用。因此分選與原料控制決定這條路線是產品還是僅僅實驗室混合物。

研究人員在各混凝土配方中維持Type 1通用水泥350 kg/m³,水灰比36%。在最高取代比例下,ASR骨材每立方米取代約324 kg天然砂。這是案例最有力的部分:最終用途精確指出廢棄物取代什麼,以及多少礦物骨材從配方中移除。

含有ASR塑料骨料的混凝土試樣 - plascentral.com
含有ASR塑料骨料的混凝土試樣 - plascentral.com

權衡首先出現在新拌混凝土。對照組最大坍度達170 mm。15% ASR混合物維持150 mm,但45%配方降至40 mm。不規則顆粒與粗糙纖維表面增加摩擦,限制流動。因此混凝土生產商需驗證澆置方法與應用,而非將45%視為通用即插即用取代。

較低密度在輕質混凝土可接受的場合可能是優勢。在45%取代時,乾密度約2019 kg/m³,35%與45%配方落在澳洲輕質混凝土密度範圍內。同樣降低砂耗的材料變化,也改變處理、剛性與設計假設。

最高取代配方抗壓強度達36.79 MPa,比對照組降低35%。抗折強度從8.08 MPa降至6.06 MPa,劈裂抗拉強度從6.09 MPa降至4.64 MPa,彈性模數從43.17 GPa降至27.64 GPa。報導的強度仍超過住宅車道與人行道20 MPa,以及商業與工業地板25 MPa的引用要求。

結果支持有限應用,而非一般混凝土宣稱。指定地板、人行道、車道、平板或其他適合工程的買家可能接受較低的剛性與工作性。需要熟悉模數、受控骨材或文件化耐久性能的結構工程師會要求更多。

研究也將困難的驗證工作留開。ASR組成在不同回收設施間變化,研究人員在塑膠級分中發現玻璃纖維強化複合材料,卻未量化其數量或分布如何影響水泥性能。凍融抵抗性、碳化、氯化物滲透、磨耗、乾燥收縮與乾濕循環仍是額外檢查。抗壓強度結果並非耐久性核准。

碳纖維處理

第二條路線針對碳纖維強化塑膠層板而非混合ASR。雙極電極處理將複合材料置於陽極與陰極之間,作為自由浮動的第三電極。電化學反應在纖維-樹脂界面產生氧氣,使樹脂在環境條件下剝離,而無需直接將試樣接線。

這種安排移除了一個真實的處理障礙。傳統兩電極設置要求每件複合材料維持電氣連接。雙極配置原則上可批次處理不規則碎片。研究人員報告單向與平紋織物試樣分離效率相近。

碳纖維複合材料處理的雙極電極裝置 - plascentral.com
碳纖維複合材料處理的雙極電極裝置 - plascentral.com

但無線設置使電流集中不均。分離在陽極邊緣最強,而內部與陰極側效果較差。24小時後,分離效率降至初始值的約十五分之一。拉曼分析也顯示陽極側表面變化,符合局部氧化或鍵結破壞。

這與汽車要求直接衝突。回收碳纖維的目的是保留有價值的強化材,而非僅快速移除樹脂。較短處理時間、電極幾何改變或更好電位梯度控制或可減少纖維損傷,但已示範的工作並未建立成品纖維等級。

樹脂級分同樣未解決。製程將分離的樹脂碎裂成分散在電解液中的碎屑,而非產生可回收樹脂流。除非能捕獲這些碎屑並指派用途,否則此方法風險將廢棄物問題從層板移至處理槽。

試樣也小而平。主要的承諾——在不需個別接線的情況下處理大型或不規則汽車複合廢棄物——尚未在造成原始處理問題的形狀上示範。實驗室安排並非汽車拆解線。

核准界線

兩項研究不應歸類在單一宣稱之下,說汽車塑膠廢棄物現已有循環解決方案。ASR路線有可測量的取代目標、混凝土配方、密度結果、強度數據,以及定義的潛在最終用途。其限制在於原料變異性,以及較高載量時工作性與剛性的損失。

碳纖維路線有實用的機制,以及電氣連接問題的可能解答。其限制更根本:分離不均、可能的纖維表面損傷、複雜形狀處理未經驗證,以及未示範樹脂回收。這是製程候選,而非已核准的汽車回收規格。

對加工商而言,立即的機會因此是較不耀眼的那一條。ASR改質混凝土可針對指定應用與定義取代比例進行篩選。碳纖維回收仍需涵蓋纖維性能、處理量、幾何、電解液管理與樹脂碎屑去向的材料釋出套件。在這些量測完成前,混凝土路線是已有買方測試可見的那一條,而電氣路線仍只是對問題一部分的實驗室解答。

編輯洞察

混凝土生產者該如何決定ASR替代比例?
從工程規格出發,而非實驗室最高添加量。檢查建議替代比例下的塌落度、澆置方法、密度、抗壓強度、剛性及耐久性測試。較高ASR含量可減少用砂並製成輕質混凝土,但粗糙混合顆粒會大幅降低流動性與模數。45%摻量或許適合特定人行道、車道或地板,卻可能無法通過控制組輕鬆通過的澆置或結構要求。每個回收場的原料都應視為新驗證批次,不要直接套用同一配方。
ASR要成為穩定骨材產品,需要哪些原料管制?
制定涵蓋粒徑分布、塑膠橡膠含量、密度、玻璃纖維複合材料含量、含水率及污染物的原料規格,並比對每批進料。混凝土用途依賴混合低密度組分,但成分變化會影響用水量、施工性、強度與耐久性。常見錯誤是核准某回收廠的摻料後,假設其他破碎機的料流表現相同。取樣頻率與拒收標準必須在生產前訂定。
抗壓強度合格,ASR混凝土就能用於一般工程嗎?
不能。必須另外提供抗彎、抗劈拉強度、彈性模數、耐磨性、收縮、凍融、碳化、氯離子滲透及乾濕循環等數據。抗壓結果只能支持有限應用,無法證明尺寸穩定性、耐久性或與結構設計模式的相容性。只提交強度數據的買方,可能之後發現剛性不足或表面耐久性才是驗收關鍵。
雙極電極處理要支援汽車碳纖維回收,需要證明什麼?
針對代表性層板形狀執行釋放測試,報告纖維拉伸性能、表面狀況、分離均勻度、處理量、電解液控制及樹脂殘渣處理。自由浮動配置可能移除個別線路,但電流分布不均且可能損傷陽極纖維表面;小型平板試片無法證明不規則廢料的批次處理。不要只依分離效率核准回收纖維。若樹脂仍分散在浴槽中,製程未閉合物料循環,反而可能產生新廢棄物責任。
混凝土與碳纖維兩條路線的實際核准界線在哪?
ASR路線只能針對特定混凝土應用、替代百分比、原料規格與測試計畫核准;碳纖維路線需持續開發,直到回收纖維與樹脂處理有明確負責人及驗收標準。混凝土研究已將廢料輸入連結到指定營建材料,而電解製程主要解決連結問題。常見過度宣稱是說兩者都是循環經濟,因為都移除了報廢車輛物料。一者有明確買方測試,另一者仍缺乏可釋出的材料等級。

來源與參考

  1. 1.Daniela Castaño. (2026, November 1). Automotive shredder residue targets concrete applications. Plastics Engineering.
  2. 2.Daniela Castaño. (2026, November 1). New electrical method targets carbon fiber recovery. Plastics Engineering.
  3. 3.Plastics Engineering. Recycling process. Plastics Engineering.
  4. 4.Plastics Engineering. Circular economy. Plastics Engineering.
  5. 5.Paula Sanchez. (2026, November 1). Better plastic recycling starts with better collection. Plastics Engineering.
  6. 6.Plastics Engineering. (2026, November 1). Pigment loading shapes thermochromic plastic recyclability. Plastics Engineering.
  7. 7.Juliana Montoya. (2026, November 1). Inside the analytical challenges of measuring microplastics. Plastics Engineering.
  8. 8.Plastics Engineering. (2026, November 1). Healthcare polyolefins face a recycling gap. Plastics Engineering.