Investigadores australianos desarrollan un proceso de reciclaje mejorado para fibra de carbono

Investigadores de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad de Sydney han desarrollado un método optimizado para reciclar los compuestos de polímero reforzado con fibra de carbono manteniendo el 90% de sus propiedades originales.

En los últimos años se ha prestado una mayor atención a la economía circular y se ha incrementado la demanda de productos fabricados con materiales reciclables; sin embargo, muchos materiales solo pueden reciclarse un número determinado de veces antes de empezar a desgastarse. Este es el caso de los compuestos de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP), materiales no biodegradables que, hasta ahora, carecían de un método de reciclaje viable o estos eran limitados.

Los compuestos de CFRP están presentes en productos como turbinas eólicas, piezas de aviones, vehículos como coches y barcos, y tecnología cotidiana como ordenadores portátiles y teléfonos móviles.

Suelen eliminarse con bastante frecuencia en vertederos o mediante incineración, lo que supone una importante amenaza tanto para el medio ambiente como para la salud pública.

Además, la gran mayoría de los métodos de reciclaje existentes provocan una importante reducción de las propiedades mecánicas y físicas del material recuperado, debilitando su funcionalidad principal.

Ahora, investigadores de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad de Sydney (Australia) han desarrollado un método optimizado para reciclar los compuestos de CFRP manteniendo el 90% de su resistencia original. Su trabajo se ha publicado en la revista Journal of Cleaner Production.

«Tanto en Australia como en el resto del mundo se ha avanzado en la mejora de los procesos de reciclado, pero a menudo se cree que un material puede reciclarse infinitas veces, lo cual no es cierto. La mayoría de los procesos de reciclado disminuyen las propiedades mecánicas o físicas de los materiales», explica el Dr. Ali Hadigheh, investigador principal del estudio.

«Hasta ahora era imposible reciclar de forma continua los productos fabricados con fibras de carbono. Dado que la mayor parte del reciclaje implica triturar, cortar o moler, las fibras se desgastan, lo que disminuye la viabilidad de un futuro producto», aclara el Dr. Hadigheh.

«Esto supone un enorme reto y una amenaza para nuestro medio ambiente, ya que ha llevado a la producción de fibra de carbono virgen que contribuye de forma significativa a las emisiones de gases de efecto invernadero«.

«Para combatir este problema y apoyar una verdadera economía circular -continúa el experto-, desarrollamos un método eficiente y rentable para reciclar la fibra de carbono».

«Para ello utilizamos un proceso optimizado en dos fases. El primer paso se llama pirólisis, que descompone un material utilizando el calor, pero carboniza significativamente los materiales, lo que le impide desarrollar una buena unión con una matriz de resina. El segundo proceso, la oxidación, utiliza altas temperaturas para eliminar esta carbonización».

«La pirólisis y la oxidación por sí solas no son suficientes para conservar las fibras de carbono y estos procesos ya existen desde hace tiempo. Para garantizar una recuperación de alta calidad y eficiencia económica, la descomposición térmica de los CFRP debe guiarse por el análisis de la energía necesaria para iniciar una reacción química en el compuesto y separar las fibras de carbono de la matriz de resina que las rodea», explica el Dr. Hadigheh.

«Lo que hace que nuestro método tenga tanto éxito es que hemos añadido parámetros específicos -como la temperatura, la velocidad de calentamiento, la atmósfera o el tiempo de oxidación y calentamiento- que preservan la funcionalidad de la fibra de carbono».

«Nos embarcamos en el proyecto con el objetivo de producir materiales estructurales de alta calidad y bajo coste a partir de compuestos de fibra de carbono reciclados, para su uso en industrias que van desde la aeroespacial y la automoción hasta los artículos deportivos y las energías renovables y la construcción».

En 2010, la producción mundial de polímeros reforzados con fibra (FRP) fue de aproximadamente 6 millones de toneladas, con un crecimiento previsto del 300% en la próxima década. Con esta proyección, el consumo de FRP superará los 18 millones de toneladas en 2025, con un valor de producto final de 80.000 millones de dólares australianos (casi 52.000 millones de euros).

El creciente uso de materiales compuestos está creando futuros desafíos para el reciclaje. En pocas palabras, «si no desarrollamos métodos eficientes y rentables para reciclar los compuestos de fibra de carbono, corremos el riesgo de dañar el medio ambiente de manera significativa», resume el Dr. Hadigheh.

Estados Unidos, Japón y China lideran la fabricación de fibra de carbono en el mundo. Los investigadores esperan aumentar la capacidad de la industria australiana y colaborar con los fabricantes de turbinas eólicas y aviones comerciales, así como con los productores de artículos deportivos y las industrias de la construcción, la automoción y la construcción naval.