Perspektiven für die Entwicklung umweltfreundlicher dielektrischer Isoliermaterialien unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit über den gesamten Lebenszyklus
Anzeigen
Moderne elektrische Geräte sind in hohem Maße auf polymere Isoliermaterialien angewiesen, die für den sicheren Betrieb von Stromnetzen unerlässlich sind. Die Herstellung und Entsorgung dieser Materialien am Ende ihres Lebenszyklus hat jedoch erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt. Dazu gehören die Gewinnung von Rohstoffen auf Erdölbasis, die Verwendung giftiger Lösungsmittel und die langfristige Verschmutzung durch die Deponierung oder Verbrennung von duroplastischen Materialien. Da die Konzepte der Kohlenstoffneutralität und der Kreislaufwirtschaft immer weiter voranschreiten, wird der gesamte Lebenszyklus herkömmlicher Dämmstoffe von der Synthese über die Verwendung bis zur Entsorgung kritisch neu bewertet. Die Forscher suchen nach Möglichkeiten, die hervorragende elektrische und thermische Leistung beizubehalten und gleichzeitig die Reparierbarkeit, Wiederverwertbarkeit und biologische Abbaubarkeit des Materials zu gewährleisten. Ziel ist es, ein grünes, geschlossenes elektrisches Isolationssystem zu schaffen. Dieser Übergang stellt eine große technologische Herausforderung dar, ist aber auch ein wichtiger Weg für die Energiewirtschaft zu einer nachhaltigen Entwicklung.
© 2025 Jun-Wei Zha et al.
Um die grüne Transformation von Isoliermaterialien zu realisieren, hat sich die Forschung auf mehrere Schlüsselrichtungen konzentriert. Erstens ersetzen biobasierte Monomere (z. B. Polyethylen aus Zuckerrohr-Ethanol) und Silikone auf Mineralbasis nach und nach petrochemische Rohstoffe, was den Kohlenstoff-Fußabdruck erheblich verringert. Zweitens ermöglicht die Einführung dynamischer kovalenter Bindungen in den strukturellen Aufbau, dass traditionell nicht recycelbare duroplastische Harze (wie Epoxide, Polyimide und Polyolefine) selbstheilende und physikochemische Recyclingfähigkeiten besitzen. Darüber hinaus gehen die Verarbeitungstechniken in Richtung halogenfreie Flammschutzmittel und lösungsmittelfreie Verfahren, wodurch der Einsatz gefährlicher Stoffe verringert wird. Ein repräsentativer industrieller Durchbruch ist die Entwicklung von Isoliersystemen aus thermoplastischem Polypropylen (PP) für Hochspannungskabel. Diese Systeme weisen nicht nur eine mit vernetztem Polyethylen (XLPE) vergleichbare elektrische Leistung auf, sondern sind auch vollständig recycelbar und schlagen damit erfolgreich die Brücke von der Laborforschung zur industriellen Fertigung. Diese Errungenschaften unterstreichen den zentralen Wert der multidisziplinären Zusammenarbeit zwischen Chemie, Materialwissenschaft, Elektrotechnik und Umweltwissenschaft.
Die künftige Entwicklung von Dämmstoffen erfordert kontinuierliche Durchbrüche in mehreren Dimensionen. Beim Materialdesign sollten Strukturen, die depolymerisierbar und wiederverwertbar sind, Priorität haben, ebenso wie die Erforschung modularer Komponenten, die die Trennung und das Recycling erleichtern. Außerdem müssen die Recyclingtechnologien diversifiziert werden und Wege wie katalytische Pyrolyse, lösungsmittelbasierte Zersetzung und biologischer enzymatischer Aufschluss umfassen, um ein Gleichgewicht zwischen Effizienz und Energieverbrauch herzustellen. Darüber hinaus muss eine umfassende Lebenszyklusanalyse durchgeführt werden, um zu verhindern, dass eine einzelne Stufe die Umweltvorteile aufhebt. Auf politischer Ebene werden die erweiterte Herstellerverantwortung, die Leitlinien für ein umweltfreundliches Beschaffungswesen und die Mechanismen der Kohlenstoffsteuer die Anwendung nachhaltiger Materialien auf dem Markt erheblich fördern. Aus wirtschaftlicher Sicht wird erwartet, dass biobasierte und recycelte Materialien mit der Internalisierung der Umweltkosten allmählich wettbewerbsfähiger werden. Angetrieben von den dreifachen Kräften der Technologie, der Politik und des Marktes ist es absehbar, dass das Elektroisoliersystem eine leise, aber tiefgreifende grüne Revolution erleben wird.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
