Los polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) se utilizan en las industrias aeroespacial, automotriz y de artículos deportivos. Sin embargo, su reciclaje sigue siendo un problema importante. En un estudio reciente, investigadores de la Universidad de Waseda demostraron un nuevo método de pulso eléctrico de descarga directa para una separación eficiente, efectiva y respetuosa con el medio ambiente de CFRP para recuperar fibras de carbono de alta calidad. Se espera que este trabajo allane el camino hacia un mundo más sostenible.
El mundo avanza rápidamente hacia un futuro desarrollado y los polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) desempeñan un papel clave para permitir el progreso tecnológico e industrial. Estos materiales compuestos son livianos y extremadamente resistentes, lo que los hace deseables para su uso en una variedad de campos que incluyen aviación, aeroespacial, automoción, generación de energía eólica y equipos deportivos.
Sin embargo, el reciclaje de CFRP presenta un desafío importante, siendo la gestión de residuos un problema importante. Los métodos de reciclaje tradicionales requieren calentamiento a alta temperatura o tratamiento químico, lo que genera mayores impactos ambientales y mayores costos. Además, recuperar fibras de carbono de alta calidad ha sido un desafío. En este sentido, la fragmentación electrohidráulica se ha propuesto como una opción prometedora. En esta técnica, se aplican intensos impulsos de ondas de choque generados por un plasma de descarga de alto voltaje a lo largo de la interfaz de diferentes materiales para separar los diferentes componentes.
Aunque este método es rentable, ¿podemos hacerlo mejor? Para responder a esta pregunta, un equipo de investigadores de la Universidad de Waseda, dirigido por el profesor Chiharu Tokuro del Departamento de Ingeniería y Ciencias Creativas, e integrado por Keita Sato, Manabu Inotsuka y Taketoshi Kawita, desarrolló un nuevo método de descarga directa, el método del pulso eléctrico. ha sido sacado. Reciclaje eficiente de CFRP. Sus hallazgos se publican en la revista Scientific Reports el 30 de noviembre de 2024.
Hablando de la motivación detrás de su trabajo actual, Tokuro dice: “En nuestra investigación anterior, ya teníamos experiencia en la generación de ondas de choque en el agua que son difíciles de detectar mediante fenómenos de impulsos eléctricos. Sin embargo, en aplicaciones como las baterías de iones de litio , descubrimos que la descarga directa, que utiliza calentamiento Joule y expansión de vapor, produce ondas de choque. Wenow aplica este enfoque al CFRP, con la hipótesis de que puede lograr una separación más eficiente que los métodos existentes”.
La técnica de pulso eléctrico de descarga directa aprovecha la fuerza de expansión debida a la generación de calor Joule, la generación de estrés térmico y la generación de plasma, eliminando la necesidad de calor o productos químicos. Los investigadores compararon el método con la fragmentación electrohidráulica evaluando las propiedades físicas relativas de las fibras de carbono recuperadas, incluido el alargamiento, la resistencia a la tracción, la viscosidad de la resina y la degradación estructural, así como la separación de las fibras en términos de eficiencia energética. Descubrieron que su nueva técnica era más eficaz para la recuperación de fibra de carbono. Conserva fibras relativamente largas con alta resistencia y separa con precisión los CFRP en fibras individuales sin retener resina residual en la superficie.
Además, el enfoque de emisión directa mejora la eficiencia energética en al menos un factor de 10 en comparación con las alternativas convencionales, al tiempo que reduce el impacto ambiental y promueve la utilización de recursos.
Por tanto, se espera que esta tecnología acelere el reciclaje de CFRP, lo que contribuirá al desarrollo de una sociedad sostenible. Según Tokoro, “los resultados de nuestra investigación tienen numerosas aplicaciones, incluido el reciclaje de CFRP de componentes gastados de aviones, residuos de automóviles y palas de turbinas eólicas. Por lo tanto, la innovación actual es la recuperación eficiente de recursos y apoya la sostenibilidad en las industrias mediante la reducción”. impactos.”
En general, se espera que este trabajo avance en los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas (ODS 9) de Industria, Innovación e Infraestructura y Consumo y Producción Responsables (ODS 12).
