Despois de estragar as pezas dos avións...
2006/03/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Na actualidade, a única forma de tratar os materiais compostos é mediante o seu depósito en vertedoiros autorizados e autorizados. Ante estas necesidades, Inasmet-Tecnalia desenvolveu un proxecto de investigación paira preparar una innovadora técnica de reciclaxe. Esta técnica consistiu, por unha banda, na recuperación da fibra de carbono a partir dos compoñentes considerados como residuos e, por outro, na análise das posibilidades de reutilización como elemento de reforzo.
En xeral, os materiais compostos utilizados en aeronáutica están compostos por fibras de carbono e resinas epoxi. A fibra de carbono é un material caro, pero tamén duro e lixeiro, polo que é moi utilizado na industria aeronáutica. Ademais de reducir o peso estrutural do avión, os materiais composites requiren menos ensamblajes na estrutura (evítanse remáchelos) e son máis fáciles de manter.
A materia prima e a man de obra son caras na fabricación de pezas grandes, requiren un desenvolvemento longo e un deseño complexo. Ambas as partes fan que actualmente a estrutura dos avións comerciais
Utilízanse nun 20%. Con todo, parece que no futuro esta porcentaxe aumentará.
Tres técnicas
En Inasmet-Tecnalia analizáronse tres técnicas de recuperación de fibra de carbono. Por unha banda, ao disolver a peza considerada como residuo en ácido nítrico, obsérvase que a resina se disolve. Deste xeito, a fibra de carbono separouse mediante dixestión química.
A segunda opción baseouse na pirólisis térmica. Quéntase a peza a uns 400 ºC e quéimase a resina. A esta temperatura a fibra de carbono non sofre ningún cambio. Finalmente, analizouse a posibilidade de incinerar estes materiais paira valorar o seu valor enerxético. Paira iso queimaron a peza na súa totalidade e mediron a súa poder calorífico. Estes datos foron contrastados coas capacidades caloríficas dos combustibles tradicionais (madeira, carbón, fuel, etc.). Este tres técnicas experimentais foron aplicadas na metade sur dun pequeno avión construído en Inasmet-Tecnalia.
Outro dos obxectivos do proxecto foi buscar una aplicación potencial paira a fibra de carbono reciclada. Paira iso combinouse con dúas resinas termoplásticas moi utilizadas en automoción, concretamente polipropileno e poliamida. Os investigadores mediron diversas propiedades mecánicas paira valorar o efecto producido pola adición de fibra de carbono reciclada.
En todos os casos observouse una notable melloría nas propiedades, xa que independentemente do método utilizado paira a reciclaxe da fibra engadida, poténciase o termoplástico. Con todo, a fibra obtida por dixestión é a que máis mellora as propiedades dos termoplásticos.
Economía e medio ambiente
Ademais de aspectos técnicos, hai que ter en conta aspectos económicos e ambientais. Paira a análise dos criterios económicos realizouse una valoración económica do tratamento utilizado. No proceso químico hai que ter en conta o custo do ácido nítrico, o tempo de lavado e secado da fibra e o tratamento dos residuos. Cando se realiza térmicamente obtense una fibra bastante limpa, una vez queimada a resina. Só aparecen pequenas carbonillas que se eliminan por axitación. É un proceso máis rápido que a dixestión química.
Desde o punto de vista ambiental, o proceso químico presenta una serie de dificultades, aínda que sexa técnica e economicamente viable. O ácido nítrico é tóxico, polo que traballar con este tipo de produtos require grandes medidas de seguridade. Ademais, o ácido nítrico debe quentarse paira ser máis eficiente. Neste proceso libéranse una serie de compostos volátiles que son contaminantes.
Por tanto, é necesario analizar previamente si o proceso de reciclaxe da fibra de carbono xerará máis ou menos residuos. É o que ocorre neste proceso químico. Por iso aínda non se pode utilizar a gran escala. Así mesmo, durante o proceso de incineración emítense nitróxeno ao medio ambiente e obsérvase que o poder calorífico do combustible é baixo.
Por tanto, como conclusión principal do estudo pódese afirmar que, aínda que as tres vías de obtención de fibra de carbono analizadas son viables, desde o punto de vista ambiental só se pode utilizar a técnica de pirólisis paira recuperar a fibra de carbono a gran escala. A fibra de carbono obtida é de boa calidade e pode ser utilizada como reforzo en aplicacións non contempladas até a data. Até o momento non se realizou polo seu elevado custo.
