PFINZTAL, Germania - Poiché la plastica rinforzata con fibra di carbonio continua ad essere un componente importante del velivolo, si aggiunge alla necessità di un concetto di riciclaggio sostenibile. Gli ingegneri del Fraunhofer Institute for Chemical Technology (ICT) hanno recentemente sviluppato un processo per convertire la fibra di carbonio riciclata in batteria e materiali a celle a combustibile.
L'ingegnere informatico Elisa Seiler ha dichiarato: "Oggi gli aeromobili wide-body sono costituiti da oltre il 50% di plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP)." La quantità di materiali riciclati CFRP è enorme. Ad esempio, Airbus 350 ha un peso totale di oltre 65 tonnellate. Inoltre, durante il processo di produzione vengono generate altre quantità di rifiuti correlate. ""
Seiler e i suoi colleghi hanno partecipato al progetto Graphit 2.0, che ha sviluppato un processo per il recupero di batteria e materiali a celle a combustibile da fibra di carbonio riciclata. Di recente hanno prodotto un prototipo di piastra bipolare.
Lo scopo del progetto Graphit 2.0 è quello di sviluppare un processo che consenta di utilizzare fibra di carbonio riciclata come grafite secondaria per dispositivi di accumulo di energia ad alto valore come le batterie di flusso redox.
Nella prima parte del progetto, gli ingegneri hanno sviluppato un processo per ottenere materie prime secondarie da fibre di carbonio mediante lavorazione meccanica e termica. Questo materiale secondario viene utilizzato come sostituto della grafite. Nella seconda parte del progetto, la grafite secondaria è stata testata in una piastra bipolare per una batteria a flusso redox.
Seiler ha dichiarato: "L'azionamento elettrico è ora un argomento serio nel settore dell'aviazione". "I produttori possono eseguire direttamente il riciclaggio dei valori salvati spostando i materiali da un'applicazione all'altra.
Seyle ha sottolineato: "La fibra di carbonio è elettricamente conduttiva e adatta come sostituto della grafite naturale, anche la grafite naturale è composta da carbonio." "[Questa] materia prima risorsa-critica deve attualmente essere importata dalla Cina ad un costo elevato. Il riciclaggio del CFRP può anche essere utilizzato in applicazioni di produzione additiva. "
I costruttori di aeromobili devono rispettare i requisiti UE in vigore dal 2015 - richiedono che l'85% del peso medio delle auto usate debba essere riciclato. In alcuni paesi, come la Germania, il CFRP è proibito dalle discariche e gli impianti di incenerimento dei rifiuti possono rifiutarsi di accettare tali materiali.
Seiler e i suoi colleghi hanno sviluppato un modo per recuperare la fibra di carbonio da una matrice di plastica. Usano la radiazione a microonde per bruciare una matrice di plastica attorno alle fibre. La combustione deve essere effettuata in condizioni anaerobiche, in modo che le fibre non brucino a temperature fino a 900 ° C
Seiler ha detto: "Questa è chiamata decomposizione da pirolisi". "Il vantaggio delle radiazioni a microonde è l'efficienza energetica: non è più necessario riscaldare l'intero forno, ma solo i componenti stessi devono essere riscaldati.
"I nostri ingegneri di polimeri incorporano fibre riciclate in materiali termoplastici", spiega Seiler. Questo composito ha proprietà simili alla grafite ed è adatto per la produzione di lastre bipolari.
La Seiler afferma: "I nostri prototipi hanno superato tutti i test di conducibilità, densità e resistenza alla corrosione." "Abbiamo dimostrato che è generalmente possibile utilizzare fibre CFRP riciclate per produrre piastre bipolari per batterie e celle a combustibile. Questo dimostra che il riciclaggio è un approccio olistico.
Seiler ha dichiarato: "Il prossimo passo è descrivere le caratteristiche delle piastre bipolari nella rete di celle della batteria e studiare la valutazione del ciclo di vita". "Quindi vogliamo regolare la tecnologia in modo da poter produrre lastre bipolari con la serie CFRP riciclata."
