Després d'haver espatllat les peces dels avions...
2006/03/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
En l'actualitat, l'única manera de tractar els materials composts és mitjançant el seu dipòsit en abocadors autoritzats i autoritzats. Davant aquestes necessitats, Inasmet-Tecnalia ha desenvolupat un projecte de recerca per a preparar una innovadora tècnica de reciclatge. Aquesta tècnica ha consistit, d'una banda, en la recuperació de la fibra de carboni a partir dels components considerats com a residus i, per un altre, en l'anàlisi de les possibilitats de reutilització com a element de reforç.
En general, els materials composts utilitzats en aeronàutica estan composts per fibres de carboni i resines epoxi. La fibra de carboni és un material car, però també dur i lleuger, per la qual cosa és molt utilitzat en la indústria aeronàutica. A més de reduir el pes estructural de l'avió, els materials composites requereixen menys assemblatges en l'estructura (s'eviten els reblons) i són més fàcils de mantenir.
La matèria primera i la mà d'obra són cares en la fabricació de peces grans, requereixen un desenvolupament llarg i un disseny complex. Totes dues parts fan que actualment l'estructura dels avions comercials
S'utilitzen en un 20%. No obstant això, sembla que en el futur aquest percentatge augmentarà.
Tres tècniques
En Inasmet-Tecnalia s'han analitzat tres tècniques de recuperació de fibra de carboni. D'una banda, en dissoldre la peça considerada com a residu en àcid nítric, s'observa que la resina es dissol. D'aquesta manera, la fibra de carboni s'ha separat mitjançant digestió química.
La segona opció s'ha basat en la piròlisi tèrmica. S'escalfa la peça a uns 400 °C i es crema la resina. A aquesta temperatura la fibra de carboni no sofreix cap canvi. Finalment, s'ha analitzat la possibilitat d'incinerar aquests materials per a valorar el seu valor energètic. Per a això han cremat la peça íntegrament i han mesurat el seu poder calorífic. Aquestes dades han estat contrastats amb les capacitats calorífiques dels combustibles tradicionals (fusta, carbó, fuel, etc.). Aquestes tres tècniques experimentals han estat aplicades en la meitat sud d'un petit avió construït en Inasmet-Tecnalia.
Un altre dels objectius del projecte ha estat buscar una aplicació potencial per a la fibra de carboni reciclada. Per a això s'ha combinat amb dues resines termoplàstiques molt utilitzades en automoció, concretament polipropilè i poliamida. Els investigadors han mesurat diverses propietats mecàniques per a valorar l'efecte produït per l'addició de fibra de carboni reciclada.
En tots els casos s'ha observat una notable millora en les propietats, ja que independentment del mètode utilitzat per al reciclatge de la fibra afegida, es potencia el termoplàstic. No obstant això, la fibra obtinguda per digestió és la que més millora les propietats dels termoplàstics.
Economia i medi ambient
A més d'aspectes tècnics, cal tenir en compte aspectes econòmics i ambientals. Per a l'anàlisi dels criteris econòmics s'ha realitzat una valoració econòmica del tractament utilitzat. En el procés químic cal tenir en compte el cost de l'àcid nítric, el temps de rentada i assecat de la fibra i el tractament dels residus. Quan es realitza tèrmicament s'obté una fibra bastant neta, una vegada cremada la resina. Només apareixen petites carbonillas que s'eliminen per agitació. És un procés més ràpid que la digestió química.
Des del punt de vista ambiental, el procés químic presenta una sèrie de dificultats, encara que sigui tècnica i econòmicament viable. L'àcid nítric és tòxic, per la qual cosa treballar amb aquesta mena de productes requereix grans mesures de seguretat. A més, l'àcid nítric ha d'escalfar-se per a ser més eficient. En aquest procés s'alliberen una sèrie de compostos volàtils que són contaminants.
Per tant, és necessari analitzar prèviament si el procés de reciclatge de la fibra de carboni generarà més o menys residus. És el que ocorre en aquest procés químic. Per això encara no es pot utilitzar a gran escala. Així mateix, durant el procés d'incineració s'emeten nitrogen al medi ambient i s'observa que el poder calorífic del combustible és baix.
Per tant, com a conclusió principal de l'estudi es pot afirmar que, si bé les tres vies d'obtenció de fibra de carboni analitzades són viables, des del punt de vista ambiental només es pot utilitzar la tècnica de piròlisi per a recuperar la fibra de carboni a gran escala. La fibra de carboni obtinguda és de bona qualitat i pot ser utilitzada com a reforç en aplicacions no contemplades fins avui. Fins al moment no s'ha realitzat pel seu elevat cost.
