¿Se puede reciclar la fibra de carbono?

Uno de los principales beneficios del uso de piezas de fibra de carbono en aviones y automóviles es que el peso ligero de la fibra de carbono hace que estos vehículos sean más eficientes en combustible. El menor peso general requiere menos energía para moverlos, por lo que se necesita menos combustible para llevarlos a su destino.

Si bien las piezas de fibra de carbono son duraderas y tienen una alta resistencia a la tracción, eventualmente se desgastan y necesitan ser reemplazadas. Además, la producción de piezas de fibra de carbono produce residuos de fibra de carbono. Dado que la fibra de carbono puede ser costosa de producir, ¿se pueden reciclar las piezas al final de su vida útil y los desechos de producción?

Siga leyendo para saber cómo podemos reutilizar y reciclar los desechos de fibra de carbono.

Desafíos del reciclaje de fibra de carbono

La fibra de carbono es extremadamente duradera, pero reciclarla no es tan fácil como parece. Los procesos que producen residuos de fibra de carbono durante la producción de piezas pueden dañar las fibras. Sin embargo, se estima que el 30% de la fibra de carbono producida termina como desperdicio durante la producción, por lo que encontrar formas de reciclar y reutilizar estos desperdicios es importante para hacer que la fibra de carbono sea más sostenible y asequible.

Además, para las piezas al final de su vida útil, la fibra de carbono bloqueada dentro de la resina requiere un proceso para eliminar la resina y extraer la fibra. A menudo, estos procesos utilizan productos químicos agresivos para disolver la resina o altas temperaturas para derretirla, lo que requiere mucha energía. Y mientras la fibra se recicla, la resina eliminada es un desperdicio.

Procesos para reciclar fibra de carbono

Los avances en el reciclaje de fibra de carbono giran en torno a la reducción del tiempo y la energía invertidos en el proceso. Por lo general, la fibra de carbono se recupera de las piezas al final de su vida útil mediante uno de dos procesos:

• Pirólisis o calor alto que quema la resina curada
• Se utiliza solvolisis o un disolvente para disolver la resina curada

La solvolisis también es un método que se usa en desechos preimpregnados sin curar, o fibra de carbono que se teje con una matriz de un polímero termoestable que no requiere resina adicional para curar. La solvolisis disuelve el polímero sin curar y la fibra se puede reutilizar.

Los problemas con la pirólisis son que la resina se desperdicia y requiere mucha energía para funcionar. Además, tanto la pirólisis como la solvólisis comenzaron como procesos por lotes, donde el proceso se realiza después de la producción en pequeñas cantidades. Reciclar en procesos por lotes es mejor que no reciclar en absoluto; sin embargo, los procesos por lotes suelen ser más costosos que los procesos en línea. Se trata de un reciclaje que se puede realizar dentro del proceso de producción habitual, que ahorra tiempo y es rentable.

Solvolysis es un candidato principal para el reciclaje de fibra de carbono en línea, y el desarrollo de resinas con capacidades de reciclaje en mente deja una oportunidad para reciclar la resina también. Algunas empresas están desarrollando resina destinada a ser reutilizada, por lo que la solución de monómero de la resina puede disolver la resina curada de nuevo en un estado líquido recuperable.

¿Para qué se puede utilizar la fibra de carbono reciclada (rCF)?

Si bien la integridad de la fibra de carbono recuperada no se ve comprometida, las fibras recicladas tienden a ser esponjosas y menos densas que las fibras vírgenes, por lo que es difícil "volver a tejerlas" en las láminas de fibra de carbono a las que estamos acostumbrados.

Moldeo por inyección e impresión 3D rCF

Las fibras recicladas se pueden convertir en gránulos densos, que son comunes en el moldeo por inyección de fibra de carbono. El moldeo por inyección con pellets de fibra de carbono ya se realiza con fibras vírgenes, pero el uso de fibra reciclada produce el mismo producto final de una manera amigable con el medio ambiente a un costo menor.

Los filamentos de impresión 3D también pueden utilizar rCF. Si bien no es un filamento de fibra de carbono completo, las fibras recicladas se pueden mezclar con los filamentos ABS tradicionales para reforzar el producto final.

Tejido rCF no tejido

La tela de fibra de carbono tejida es elegante y llamativa, pero las fibras recicladas no se pueden volver a tejer. Eso no significa que no se puedan utilizar para crear tejidos de fibra de carbono. Las telas rCF no son tan elegantes como la fibra tejida, pero siguen siendo útiles para los procesos que actualmente utilizan fibras tejidas vírgenes. Las fibras aún pueden alinearse para mayor resistencia y disponerse en diferentes direcciones para adaptarse a las necesidades del proyecto.

Reparación de productos de consumo de fibra de carbono

La fibra de carbono puede parecer difícil de reparar cuando se rompe. A diferencia del metal, no se puede volver a soldar con autógena. Sin embargo, la fibra de carbono es reparable. La industria aeroespacial repara piezas de fibra de carbono con bastante regularidad, y los automóviles y camiones con piezas de fibra de carbono pueden repararse después de un accidente, siempre que el daño no considere que el vehículo es una pérdida total.

Las reparaciones de fibra de carbono requieren experiencia, por lo que no se recomienda realizar una reparación de bricolaje en piezas de vehículos de fibra de carbono, cuadros de bicicletas u otros productos de consumo que necesitarán reducir el peso. Sin embargo, reparar una pieza de fibra de carbono siempre que sea posible prolonga la vida útil del producto y es menos costoso que reemplazarlo.

El desarrollo de procesos para reciclar y reparar la fibra de carbono es importante para la sostenibilidad y reducción de los residuos de fibra de carbono. Reciclar y reutilizar la fibra de carbono correctamente no afecta su resistencia, lo que la hace utilizable en lugar de fibras vírgenes en algunos casos.

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