Kompozit ambalaj atıklarından karbon nanotüp eldesinin yaşam döngüsü değerlendirmesi

Abstract

Karbon nanotüpler (CNT'ler) paha biçilmez mekanik, termal ve elektriksel özellikleri nedeniyle çok çeşitli endüstriyel uygulamalarda ve ürünlerde önemli bir role sahiptir. Kimyasal buhar çöktürme (CVD), CNT'lerin üretiminde en yaygın sentez yöntemidir. Bu çalışmada, CVD yöntemiyle sentezlenen çok duvarlı karbon nanotüplerin çevresel performansını belirlemek için Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA), ve ekonomik değerlendirme için parasallaştırma çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Sistem sınırları hammadde temini ve üretim sürecini kapsayan, `beşikten kapıya` şeklinde oluşturulmuştur. Fonksiyonel birim, laboratuvar ölçekli CVD reaktöründe sentezlenen bir deney setindeki 0,553 g CNT olarak belirlenmiştir. Envanter verileri yerinde ölçümler, malzeme kullanımı ve Ecoinvent veri tabanı ile sağlanmıştır. LCA hesaplamaları lisanslı SimaPro 8.5.0.0 yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Çevresel etki değerlendirmesinde, seçilen etki kategorileri (abiyotik kaynakların tükenmesi, küresel ısınma, toksisite, fotokimyasal oksidasyon, ozon tabakasının tükenmesi, asidifikasyon ve ötrofikasyon) için CML-IA yöntemi kullanılmıştır. LCA ve parasallaştıma sonuçlarına göre, harcanan enerjinin en büyük etkiye sahip aktivite olduğu görülmüştür.

Carbon nanotubes (CNTs) has a significant role in a wide range of industrial applications and products owing to their invaluable mechanical, thermal and electrical properties. Chemical vapor deposition (CVD) is the commonest synthesis method of CNTs production. In this study, Life Cycle Assessment (LCA) was used to determine the environmental performance of multi-walled carbon nanotubes synthesized by CVD method, and monetization studies were conducted for economic evaluation. The system boundaries, covering raw material supply and production process, are formed as `cradle-to-gate`. The functional unit was defined as 0.553 g CNT in an experimental set synthesized in a laboratory scale CVD reactor. Inventory data has been collected through onsite measurements, materials usage and Ecoinvent software database. The LCA calculations were carried out using licensed SimaPro 8.5.0.0 software. The environmental impact assessment was carried out using CML-IA method for the selected impact categories (abiotic depletion, global warming, toxicity, photochemical oxidation, ozon layer depletion, acidification and eutrophication). According to the results of LCA and monetization, the most effective activity was the energy consumed.