Reciclaje de materiales compuestos:no más excusas

En abril de 2016, escribí una columna titulada "¿Podemos hacer que la fibra de carbono reciclada sea sexy?". Fue escrito después de haber visto un panel de techo en un BMW i8 en el North American International Auto Show en Detroit que se fabricó con una estera de fibra de carbono con revestimiento transparente visible, recuperada y reutilizada de recortes en el proceso de fabricación de compuestos de BMW. Demostró una visión de futuro significativa en ese momento, ya que todos los demás ejemplos de fibra de carbono visible que se exhibieron en la feria fueron telas tejidas, dando el "aspecto" clásico de fibra de carbono bajo sus acabados transparentes.

Mucho ha ocurrido desde entonces, ya que varias tecnologías de reciclaje de compuestos han madurado y dado lugar a múltiples participantes. El reciclaje de materiales compuestos también ha atraído inversiones de fondos de capital de riesgo, así como de inversores estratégicos, como Hexcel (Stamford, CT, EE. UU.) Que asumió una posición de capital en Carbon Conversions Inc. (Lake City, SC, EE. UU.) En 2016, y diciembre de 2018. anuncio de que Mitsubishi Corp. (Tokio, Japón) adquirirá una participación del 25% en ELG Carbon Fiber Ltd. (Coseley, Reino Unido). Quizás lo más significativo es la creciente lista de aplicaciones de uso final que incorporan materiales compuestos reciclados, desde tapas de alcantarilla hasta bancos de parques y materiales para impresión 3D, entre otros.

En CompositesWorld En la conferencia Carbon Fiber en diciembre de 2018, oradores de ELG, Vartega Inc. (Golden, CO, EE. UU.) y Composite Recycling Technology Center (CRTC, Port Angeles, WA, EE. UU.) presentaron las propiedades de los materiales de los compuestos reciclados (que son comparables, digamos, a los de material virgen) así como aplicaciones de uso final ya creadas que podría resultar en una demanda significativa.

Hay dos objetivos principales para reciclar compuestos y desechos de materiales compuestos:el primero es evitar colocar desechos en vertederos, y el segundo, y quizás más importante, es encontrar formas de recuperar y reutilizar estos materiales en aplicaciones útiles (y rentables). Pero, ¿qué métodos logran qué objetivos y cuáles tienen sentido para diversas materias primas? Para iniciar un diálogo en torno a esto, propongo un método para categorizar las diversas tecnologías de reciclaje en seis niveles:

Nivel 0 es minimización de la chatarra que va al vertedero, impulsada por la mejora de la utilización del material y la reincorporación de despojos en otros productos dentro de la misma planta de fabricación de compuestos. Esto incluye el uso de procesos de bajo desperdicio como colocación de cinta automatizada (ATL) y colocación automatizada de fibra (AFP) de fibra seca y preimpregnados, y triturar o cortar piezas de desecho y usarlas en combinación con materiales continuos o discontinuos en capas centrales, o inyección o moldeo por compresión. Es aplicable a termoestables y termoplásticos y debería ser una prioridad para todos los fabricantes.

Nivel 1 está reutilizando de materiales de desecho destinados al vertedero. Esto incluye formas molidas, cortadas y en forma de esterilla de desecho de fibra seca, así como tomar preimpregnados sin curar que pueden estar vencidos o fuera de especificaciones y moldearlos en productos con requisitos de desempeño menos estrictos. Existen numerosos procesadores de fibra de desecho y varias entidades de "reutilización" para el preimpregnado, como el CRTC.

Nivel 2 está tomando compuestos curados, así como fibra de desecho y preimpregnados sin curar, triturando y combinándolos con adicionales resinas para unirlo todo en varios paneles y productos en sustitución del metal, la madera y el hormigón. La materia prima puede incluir palas de turbinas eólicas al final de su vida útil, botes, piezas de aviones y componentes de automóviles, y puede ser fibra de vidrio, fibra de carbono o núcleo de espuma. Global Fiberglass Solutions Inc. (Bothell, WA, EE. UU.) Y GreenTex Solutions LLC (Charleston, SC, EE. UU.) Son dos empresas de este nivel.

En Nivel 3 , las fibras se recuperan a partir de formas de productos intermedios tales como preimpregnados termoendurecibles y termoplásticos sin curar, produciendo fibras con propiedades esencialmente equivalentes a las fibras originales, aunque principalmente en forma discontinua de “pelusa” o granulada, o en un formato no tejido. ELG y Carbon Conversions (ambos usando pirólisis) y Vartega (usando solvolysis) ofrecen fibras de carbono a este nivel.

Recuperación de fibras en Nivel 4 (chatarra compuesta curada y piezas rechazadas) y Nivel 5 (partes al final de su vida útil) es el "santo grial" del reciclaje de compuestos. Las tecnologías disponibles incluyen pirólisis a alta temperatura (ELG y conversiones de carbono), descomposición de polímeros químicos húmedos (Adherent Technologies, Albuquerque, NM, EE. UU.) Y un método pirolítico de recuperación de fibra / producción de energía dual desarrollado por CHZ Technologies (Auburn, AL, EE. UU.). El escalado económico de estas tecnologías será esencial para lograr el éxito a largo plazo.

Dadas las opciones disponibles, los fabricantes de compuestos deben considerar incluir empresas de reciclaje como parte de la cadena de suministro de compuestos al igual que los proveedores de fibra, resina y preimpregnados. Al hacerlo, deben estar preparados para invertir fondos de I + D para ayudar a que estas tecnologías en evolución alcancen la madurez. En diciembre, Boeing anunció un acuerdo de cinco años con ELG para enviar sus desechos compuestos, curados (Nivel 4) y sin curar (Nivel 3), desde 11 sitios de fabricación a ELG para la recuperación de fibra de carbono. Es un comienzo y es hora de que otros fabricantes sigan su ejemplo. No se permiten excusas.