Nueva iniciativa para comercializar recuperación continua de fibra de carbono

El Centro Nacional de Composites (NCC) ha anunciado el inicio de una nueva iniciativa de tres años para industrializar la recuperación continua de fibra de carbono en el Reino Unido.

NCC tiene como objetivo comercializar procesos de reciclaje previamente investigados en mayo, con pruebas supervisadas en asociación con B&M Longworth y Cygnet Texkimp. El proyecto ahora tiene la intención de refinar y escalar estas operaciones, trayendo fibra de carbono continua recuperada al mercado.

Con la finalización de la primera etapa del proyecto prevista para noviembre de 2022, el centro planea calificar el rendimiento del material antes de pasar a la siguiente etapa de industrialización.

Lograr un reciclaje continuo de fibra de carbono

Al utilizar el proceso DEECOM, una tecnología de B&M Longworth diseñada originalmente para eliminar los polímeros de desecho de los filtros y equipos de producción, los materiales viejos de fibra de carbono se descomponen para su reutilización.

El proceso utiliza vapor sobrecalentado bajo compresión para penetrar fisuras microscópicas en el polímero del compuesto, donde luego se condensa. Cuando se descomprime, el material hierve y se expande, agrietándolo y llevándose las partículas rotas.

Este ciclo de presión se repite para liberar todo el material suspendido en la fibra, para permitir que se recuperen los elementos separados. Capaz de dejar intacto el material del componente primario, se puede retener cualquier longitud de material.

Con la aplicación en la fabricación de muchas tecnologías, incluidos aviones, vehículos eléctricos y tanques de almacenamiento de hidrógeno, la demanda de fibra virgen superará la oferta para 2025. Por lo tanto, la NCC tiene como objetivo aliviar las presiones de la cadena de suministro y colocar al Reino Unido a la cabeza de los compuestos. reciclar y ayudar a las industrias a alcanzar sus objetivos de cero emisiones netas.

Por ejemplo, la fibra de carbono continua recuperada puede reemplazar los materiales vírgenes utilizados para fabricar artículos deportivos como zapatillas de deporte, que, en promedio, generan alrededor de 13,6 kg de emisiones de dióxido de carbono para fabricar. Sin embargo, con su nuevo proceso, el NCC predice que el uso de fibras de carbono recuperadas podría reducir las emisiones de fabricación de materiales de 29,5 kg de CO2e por kg a 5 kg de CO2e.

Además, el proyecto espera que la adopción de materiales de segunda vida en las cadenas de suministro ayude a las empresas a seguir siendo rentables, ya que el costo de las fibras de carbono vírgenes aumentará a medida que disminuya la oferta, y las organizaciones aeroespaciales y de defensa tendrán prioridad.

Los nuevos procesos tienen como objetivo acelerar la creación de tres grados diferentes de fibra de carbono; Grado A, incluidas las fibras continuas de longitud y rigidez especificadas, con uso en energía, producción de automóviles y artículos deportivos; Grado B, para fibras cortas de longitud y rigidez específicas aplicables a los mercados automotriz, marino y médico; y Grado C, marcando fibras dañadas utilizables en procesamiento químico.

Se espera que estos soporten una gama de aplicaciones comerciales y reduzcan la cantidad de material continuo de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) enviado a vertederos en el Reino Unido en un 50 por ciento en los próximos cuatro años.

Actualmente, los métodos para reciclar fibra de carbono solo pueden manejar segmentos cortados y tienen aplicaciones industriales limitadas. Sin embargo, las nuevas tiras continuas de fibra de carbono que NCC pretende industrializar conservan un mayor rendimiento del material que los materiales reciclados tradicionalmente.

Un proceso de seis fases

Después de un proyecto de sprint inicial, el programa entrará en seis fases consecutivas. La fase uno consultará la calidad de la materia prima del material que ingresa al proceso de recuperación, incluida la inspección de fibra automotriz y la comprensión de cómo se puede escalar el proceso.

Luego, la fase dos profundizará en hacer que el proceso sea 'sintonizable' para recuperar fibra larga a un ritmo y para ciertas características, para luego definir un modelo energético para la recuperación de fibra larga. A continuación, la fase tres determinará cómo se puede desenrollar la fibra a un ritmo y cómo se pueden identificar los daños en las fibras recuperadas a una buena velocidad. La fase cuatro busca caracterizar las fibras recuperadas, comparándolas con materiales vírgenes y encontrando su punto de precio de mercado.

Una vez finalizada esta, se iniciará la fase cinco de reformado de fibras recicladas, para redimensionarlas en un formato apto para uso comercial. Completando el proceso, la fase seis se centrará en formular un suministro contractual de fibra recuperada a los fabricantes de equipos originales.

En total, estas fases tienen como objetivo sembrar una cadena de suministro que recupere fibra de carbono continua. Lo que los socios pretenden captar de este proceso general son las diferencias potenciales que tendría la escala de operación en el proceso, comparando los requisitos y la productividad de un centro de reciclaje nacional con los de un fabricante de fibra con una planta de reciclaje en el lugar, por ejemplo.

Enrique García, director de tecnología del Centro Nacional de Compuestos, dijo: "Reino Unido es conocido por ser líder mundial en la industrialización de la fabricación de fibra de carbono, pero ha tenido problemas para desarrollar el sector. Exportamos gran parte de nuestra experiencia, e incluso nuestra infraestructura de fabricación, a Japón, que posteriormente pudo capitalizar el enorme crecimiento del gasto en defensa de EE. UU. en la década de 1980 y, más tarde, un auge en la demanda de los consumidores de productos de fibra de carbono de alta gama.

"Ahora tenemos una oportunidad única de impulsar un nuevo mercado mediante la industrialización de los procesos necesarios para reciclar la fibra de carbono; es imperativo que nos esforcemos mucho ahora para establecer esta capacidad en el Reino Unido.

"Buscamos ampliar rápidamente esta colaboración y buscar socios que estén interesados ​​en acelerar las demostraciones de productos que utilizan fibra continua recuperada para reducir rápidamente su huella de carbono de fabricación".