Los materiales composites o materiales compuestos de matriz polimérica permiten el moldeado de formas complejas, proporcionan gran resistencia a la degradación medioambiental y propiedades mecánicas óptimas y, en el caso de resinas con fibra de carbono, permiten obtener piezas muy robustas pero dotadas de una gran ligereza. Todo ello les ha abierto las puertas de sectores como el aeronáutico, la automoción, el naval, el material deportivo de alto nivel, la construcción, etc.
Sin embargo, el consumo de estos materiales ha crecido de manera exponencial y para el año 2030 la UE se tendría que deshacer de un millón de toneladas de materiales compuestos. Con el fin de resolver este problema, se está legislando para promover una gestión más racional de los residuos generados de manera que para producir nuevos productos con el empleo de composites, se deberá proceder a la previa eliminación o reciclado de los ya existentes.
Hay dos grandes grupos en el campo de los composites: los temoplásticos y los termoestables.
Los composites termoplásticos sonmás fáciles de reciclar, ya que están formados por una matriz de polímero termoplástico reforzado por fibras largas que pueden ser de carbono, vidrio, basalto, polímero o cualquier otro tipo de material, incluyendo fibras naturales o fibras poliméricas. En los procesos de reciclado, la matriz de polímero termoplástico se puede fundir durante varios ciclos de procesado.
Los composites termoestables emplean como matriz una resina que se vuelve rígida tras una breve reacción que produce el entrecruzamiento de sus cadenas poliméricas. Esta reacción impide que el material sea fácil de reciclar porque no puede volver a procesarse.
No solo eso, sino que en el caso de los materiales con base en resina epoxi (muy empleados en el sector aeroespacial) durante la fase de montaje se generan grandes cantidades de material de desperdicio como son los preimpregnadoss de fibra de carbono, los composites de carbono en forma de piezas y moldes fuera de uso, los tejidos de carbono y bobinas de hilo sin mezclas ron la resina, el polvo de composite procedente de pulidos y cortes, etc.
Debido al alto precio de las fibras de carbono, es muy rentable establecer procesos que permitan su recuperación a partir de los desechos de producción.
En la imagen se puede apreciar una pieza de composite constituido por prepreg de fibra de carbono y cuya muestra forma parte de la Materioteca de Galicia con la denominación de Eternal carbon.
EL RECICLADO DE COMPOSITES TERMOESTABLES
Todos los procesos de reciclado de composites termoestables presentan una cadena de operaciones en la que cada paso está relacionado con el siguiente y todos deben culminar con éxito o el proceso quedará comprometido. A estos composites se les pueden aplicar diversos procesos, como la degradación química selectiva, la pirólisis o la incineración.
Por ejemplo, en el caso de los composites de fibra de vidrio se debe comenzar por reducir su tamaño mediante cortado y molido. Posteriormente, a través de un proceso de pirólisis, se fragmenta la resina polimerizada en pequeñas moléculas o compuestos de bajo peso molecular, que pueden ser empleados de nuevo mediante sucesivos tratamientos químicos.
La pirólisis o descomposición química causada por calentamiento a altas temperaturas y en ausencia de oxígeno tiene como principal ventaja que permite recuperar tanto la resina como las fibras de refuerzo. Este proceso puede ser empleado en composites termoestables reforzados con fibra de vidrio o de carbono.
Otro método de reciclado, basado en la solvólisis, consiste en someter a los polímeros reforzados con fibras a altas presiones y temperaturas en presencia de un disolvente adecuado, lo que resulta en dos subproductos independientes: la resina despolimerizada y las fibras recicladas.
Finalmente, conviene destacar una nueva tecnología basada en la utilización de enzimas mutadas de la familia de las ligninasas para llevar a cabo la degradación de composites termoestables basados en resinas epoxi, poliéster y viniléster (proyecto Bizente).
Conclusión
En los próximos años, la mitad del parque de aerogeneradores instalados en Europa requerirá su progresiva sustitución. El mismo problema se presenta para retirar de la circulación más de 10.000 aeronaves que se habrán quedado obsoletas. Todo ello requiere un alto esfuerzo de investigación dirigido a poner a disposición de la industria y de la sociedad nuevas herramientas para el reciclado de los composites en general y, en particular, de los composites termoestables.