Los plásticos reforzados con fibra de carbono están ganando importancia como componentes de las aeronaves. La tendencia está aumentando la necesidad de conceptos de reciclaje sostenible. En la ILA del 25 al 29 de abril, 2018 en Berlín, Fraunhofer presentará una tecnología que convierte fibras de carbono recicladas en materiales para baterías y pilas de combustible. Esto ahorra costos, mejora el balance de CO2 y abre nuevos medios de reciclaje en la producción de aviones.

Los aviones modernos de fuselaje ancho de hoy consisten en más del 50 por ciento de plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP). El material está instalado, por ejemplo, sobre un área grande en las alas o el fuselaje. Con fibras de carbono incrustadas en una matriz de plástico, el compuesto es más ligero que los materiales utilizados anteriormente, sin dejar de ser muy estable. La ventaja decisiva para la aviación:debido a su menor peso, los aviones necesitan menos combustible. "Actualmente, la fabricación y el procesamiento del CFRP requiere mucho tiempo. Por lo tanto, la demanda de conceptos de reciclaje sostenible aumenta constantemente, "observa Elisa Seiler, científico del Instituto Fraunhofer de Tecnología Química ICT en Pfinztal, Alemania. Las cantidades de material reciclado de CFRP son enormes:para el Airbus 350, por ejemplo, suman más de 65 toneladas. "Además de esto, hay otras cantidades de chatarra relevantes que ya surgen durante la producción, "añade Seiler.

Placa bipolar fabricada

Fraunhofer ICT tiene muchos años de experiencia en el desarrollo de tecnologías para plásticos reforzados con fibra. En la ILA, la feria de innovación aeronáutica y aeroespacial, los científicos presentan un concepto que se utilizará para recuperar materiales para baterías y pilas de combustible a partir de fibras de carbono recicladas. Junto con socios, Ha sido posible utilizar fibras de carbono recuperadas para producir un prototipo de placa bipolar, un electrodo, a escala industrial. El resultado se basa en la investigación de los proyectos "Graphit 2.0" y "RETRO".

"Los accionamientos eléctricos son ahora también un tema serio en la industria de la aviación. Los fabricantes pueden realizar directamente el reciclaje que preserva el valor transfiriendo materiales de una aplicación a la siguiente, ", dice Seiler. Las fibras de carbono son conductoras de electricidad y son adecuadas como sustituto del grafito natural, que también consiste en carbono:una materia prima de recursos críticos para la economía alemana que actualmente tiene que importarse de China a un gran costo.

Alimentos para impresión 3D

Otra ventaja:el CFRP reciclado se puede utilizar para procesos de fabricación aditiva como la impresión 3D. "Este también es un tema de tendencia en la industria que hace que los procesos de producción sean más eficientes y ahorra costos, "dice Seiler. Después de todo, Los fabricantes de aviones también deben cumplir con los requisitos de la Unión Europea (UE) que han estado en vigor desde 2015:hasta el 85 por ciento del peso promedio de un vehículo usado debe ser reciclado. Además:en Alemania, se prohíbe el vertido de CFRP, y las plantas de incineración de residuos pueden negarse a aceptar el material.

Pirólisis con radiación de microondas

Los expertos en CFRP han desarrollado un proceso especial con el que se pueden recuperar fibras de carbono de la matriz plástica. Para hacerlo utilizan radiación de microondas para quemar la matriz plástica que rodea las fibras. Para que las fibras no se quemen a temperaturas de hasta 900 grados Celsius, la combustión debe realizarse sin oxígeno. "En jerga técnica, esto se llama descomposición pirolítica, "Seiler explica. La ventaja de la radiación de microondas:eficiencia energética:ya no es necesario calentar un horno completo, solo el componente en sí. Los colegas del departamento de Ingeniería de Polímeros de Fraunhofer ICT incrustan las fibras recuperadas en material termoplástico. Este material compuesto tiene propiedades similares al grafito y es adecuado para la producción de placas bipolares. "Nuestro prototipo pasó todas las pruebas de conductividad, densidad y resistencia a la corrosión perfectamente, "informa Seiler.

"Hemos demostrado que, en general, es factible utilizar fibras de CFRP recicladas para producir placas bipolares para baterías y pilas de combustible. Esto demuestra que el reciclaje funciona con un enfoque holístico. Esto es particularmente interesante para la industria de la aviación, "dice Seiler al resumir el valor añadido del trabajo de investigación. Tanto el CFRP reciclado como las placas bipolares fabricadas con él se pueden ver en el ILA. Los próximos pasos hasta principios del verano son la caracterización de las placas bipolares en la celda de la batería red y estudios relacionados con la evaluación del ciclo de vida ". queremos ajustar la tecnología para poder fabricar placas bipolares a partir de CFRP reciclado en serie, por ejemplo, con un socio de aviación, "concluye Seiler.