Desde el cambio de siglo, la fibra de carbono y los materiales compuestos han sido la fuerza motriz de la industria aeroespacial, pero sus propiedades mecánicas, ligereza, adaptabilidad y confección no tienen rival. Sin embargo, la fibra de carbono es muy cara y, a pesar de varias mejoras en los procesos que han reducido su precio, la fibra de carbono todavía no es un producto básico y la gestión de residuos ha demostrado ser bastante difícil. Por lo tanto, no es de extrañar que la reutilización o el reciclaje de la fibra de carbono se haya convertido en el tema de varios programas de investigación y emprendimientos.
Tabla de contenido
Puesta a punto del proceso de fabricación
Algunas personas pueden pensar que las fibras de carbono que necesitan ser recicladas se utilizarán como piezas que han llegado al final de su vida útil. Esto supone que, al igual que las aleaciones, las fibras también se pueden recuperar durante la producción y el procesamiento. Desafortunadamente, este no es el caso.
De hecho, se estima que entre el 30 y el 40% de la fibra de carbono prístina se desecha durante el proceso de fabricación antes de que se convierta en parte del producto final, y mucho menos de la pieza final. La fibra de carbono se utiliza principalmente en industrias que pueden permitirse pagar altos costos, pero todavía hay problemas con el tratamiento de residuos a escala ambiental. La incineración o vertedero de fibra de carbono es tóxica, por lo que la eliminación no es fácil y similar a la gestión de la basura. Además, incluso si no se tenía en cuenta el medio ambiente, el coste de la energía y la inversión eran demasiado elevados para ser considerados como una solución importante. El reciclaje de fibra de carbono seguramente debe ser una de las opciones, ¿verdad?
Diversas formas de residuos textiles
Los residuos textiles se presentan en varias formas, desde los extremos de las bobinas y los recortes de capas hasta los residuos y recortes de preimpregnados. Es posible que las fibras de carbono ya estén unidas a la resina, y la resina puede variar de termoestable a termoplástica. Además, su composición química también afecta la forma en que las fibras de carbono se separan finalmente de las fibras de carbono, por lo que el reciclaje de materiales se convierte en un método multiparamétrico. Sin embargo, el reciclaje de fibra de carbono ha demostrado ser rentable y energéticamente eficiente en comparación con las alternativas que producen fibra virgen.
Esto puede ser una ventaja dado que el costoso proceso de producción de fibra de carbono primitiva también requiere mucho tiempo, y es probable que la demanda comience a exceder el inventario disponible. Hay problemas mecánicos con este escenario, pero muchas industrias no necesitan las altas especificaciones de fibra de carbono que son típicas de la industria de la aviación. Por lo tanto, debe ser una opción ventajosa suministrar a la industria del deporte, los utensilios de cocina y los automóviles fibras más baratas que se adapten mejor a sus necesidades.
Diferentes formas de reciclar la fibra de carbono
Hoy en día, se puede reciclar en tres pasos principales:
Afilado:
La molienda y picado de pellets o fibras en polvo es una forma cruda pero de reciclaje disponible para ciertas aplicaciones. La desventaja es la limitación de estas formas de fibra de carbono, ya que la resistencia de la fibra radica en su longitud y propiedades ortotrópicas predecibles. Sin embargo, las fibras cortas, al igual que las formas en polvo, aún se encuentran en las primeras etapas de investigación, pero en menor medida debido a la disponibilidad de modelos numéricos. Por lo tanto, la reutilización de este tipo de fibra reciclada está limitada a los centros de investigación y desarrollo y a los entusiastas.
Solvólisis:
Es una tecnología de reciclaje químico, que utiliza disolventes para triturar la resina, de modo que se puedan recuperar hasta el 90% de las fibras. La cantidad y calidad de las fibras recuperadas es óptima, pero el principal inconveniente radica en el estado de la superficie. Las superficies pueden ser difíciles de trabajar, y es importante asegurarse de que se unan dentro de una matriz separada. También vale la pena señalar que el solvente depende del termoestable o termoplástico utilizado. Además, la investigación en esta área aún está en curso, ya que es costosa y puede tener un impacto negativo en el medio ambiente.
Pirólisis:
La degradación termoquímica tiene lugar a temperaturas muy altas y es la única tecnología de reciclaje disponible en la industria. Se puede llevar a cabo como pirólisis mediante microondas o pirólisis. La pirólisis produce fibras que son menos dañinas que las fibras a base de microondas, pero ambas dañan de manera confiable las propiedades de las fibras en el rango del 30-60%.
conclusión
En la actualidad, hay pocos ejemplos de reciclaje textil exitoso. Los más notorios son los de BMW, los modelos I3 y Serie 7. Han implementado procedimientos para aprovechar los residuos del proceso de fabricación y tener en cuenta el reciclaje dentro del modelo de la cadena de suministro. Esta iniciativa es posible gracias a los esfuerzos del Grupo SGL, empresa líder en el reciclaje de fibra de carbono. La fibra de carbono reciclada también se usa a menudo como relleno o aditivo dentro de los plásticos para apoyar la conducción eléctrica.