Materiales compuestos de fibra de carbono y de vidrio, un nuevo flujo de residuos cuyo reciclaje hay que abordar

Se calcula que solo el sector de las energías renovables generará para 2030 unas 500.000 toneladas de residuos de composites de fibra de vidrio y de carbono. Científicos recuerdan que el reciclaje químico puede abordar este flujo de desechos.

Los compuestos de fibra de carbono y de vidrio (CFRP) son materiales utilizados habitualmente en palas de aerogeneradores, depósitos de hidrógeno, aviones, yates, construcción y fabricación de automóviles. Se prevé que estos composites se conviertan en un flujo de residuos clave en todo el mundo para 2030.

Se estima que la acumulación anual de residuos de CFRP procedentes únicamente de las industrias aeronáutica y de turbinas eólicas superará las 840.000 toneladas en 2050 -el equivalente a 34 estadios llenos- si no se adoptan sistemas de reciclaje adecuados.

La mayoría de estos residuos van a parar actualmente a vertederos o se incineran. La producción de materiales compuestos «vírgenes» también tiene implicaciones para el medio ambiente, como el agotamiento de los recursos y el elevado consumo de energía durante la producción.

Y ello a pesar de la existencia de numerosos métodos para reciclar los compuestos de fibra de carbono que, según un equipo de investigación de la Universidad de Sídney, en Australia, si se aplican en su totalidad, podrían reducir significativamente el consumo de energía en un 70% y evitar que flujos clave de materiales acaben en vertederos.

«Los compuestos de fibra de carbono se consideran un material ‘milagroso’: son duraderos, resistentes a la intemperie y muy versátiles, hasta el punto de que se prevé que su uso aumente al menos un 60% sólo en la próxima década», explica el Dr. Hadigheh, de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad de Sídney. «Pero este enorme crecimiento también conlleva un enorme aumento de los residuos. Por ejemplo, se calcula que en 2030 habrá unas 500.000 toneladas de residuos de composites de fibra de vidrio y de carbono procedentes del sector de las energías renovables».

Un nuevo método de reciclado

Para hacer frente a este problema, el Dr. Hadigheh y la Dra. Yaning Wei han desarrollado un nuevo método de reciclado de estos composites en un intento de evitar que los materiales al final de su vida útil vayan a parar a los vertederos. Su método, publicado en Composites Part B: Engineering, garantiza una mayor recuperación de material y una mayor eficiencia energética que los métodos anteriores.

«Nuestro análisis cinético reveló que los CFRP pretratados sufren una fase de reacción adicional, lo que permite una mejor descomposición a temperaturas más bajas en comparación con los CFRP no tratados», afirma Hadigheh. «El pretratamiento por solvólisis no sólo facilita una mayor descomposición, sino que también preserva las propiedades mecánicas de las fibras al reducir el consumo de calor durante el reciclado».

Las fibras recicladas obtenidas a partir de CFRP pretratado conservaron hasta el 90 por ciento de su resistencia original, superando en un 10 por ciento la resistencia de las fibras recuperadas únicamente mediante degradación térmica.

«Para demostrar la aplicabilidad de nuestro método en el mundo real, hemos reciclado con éxito parte de un cuadro de bicicleta y restos de avión fabricados con compuestos de CFRP utilizando nuestro enfoque híbrido. Estos resultados no sólo validan la eficacia del pretratamiento químico, sino que también demuestran la mejora de las características mecánicas de las fibras de carbono recicladas», explica Hadigheh.

Recuperación de la fibra de carbono

En un artículo anterior, el equipo también presentó una evaluación detallada de 10 sistemas diferentes de tratamiento de residuos compuestos de fibra de carbono y de vidrio basada en la eficiencia económica y los efectos medioambientales, teniendo en cuenta el tipo de material de desecho y su ubicación geográfica.

El equipo del Dr. Hadigheh descubrió que la solvólisis -método por el que los materiales pueden descomponerse con una aplicación de disolvente a una presión y temperatura específicas- podía recuperar la fibra de carbono con un elevado beneficio neto. Los métodos de reciclado térmico, como la pirólisis catalítica y la pirólisis combinada con oxidación, también ofrecían un alto rendimiento económico.

También se demostró que los métodos de solvólisis y electroquímicos reducen sustancialmente las emisiones de CO2 a la atmósfera en comparación con el vertido y la incineración.

Una gran oportunidad

Los investigadores afirman que los fabricantes deberían ir más allá de la creación continua de material virgen y, paralelamente, desarrollar productos reciclados a partir de flujos al final de su vida útil.

«Se trata de una gran oportunidad -afirma Wei-. Y no sólo porque los distintos modos de reciclado son rentables y tienen un impacto mínimo en el medio ambiente. En una época de crecientes interrupciones de la cadena de suministro, los productos reciclados locales pueden proporcionar un producto más inmediato en comparación con las importaciones y crear una floreciente industria de fabricación avanzada.»

«Mientras aumenta la concienciación sobre el reciclaje de los consumidores y los residuos plásticos están en el punto de mira, Australia debe plantearse urgentemente el reciclaje a gran escala de los materiales de construcción de nueva generación antes de que se conviertan en otro problema de residuos y pasen a engrosar la lista de tareas pendientes.