El catalizador favorece la ruptura termoquímica de los polímeros con fibras y proporciona un gas rico en hidrógeno, un combustible renovable para obtener energía eléctrica

La fibra de carbono ha supuesto una revolución en la industria de los materiales compuestos. Formadas por la unión de muchos hilos de carbono en forma de hebra, se combinan con resinas plásticas y son moldeadas para formar unos compuestos denominados polímeros reforzados con fibras de carbono (Carbon Fibre Reinforced Polymers-CFRP). Las propiedades de los CFRP han potenciado su uso principalmente en el sector aeronáutico, pero también en el transporte, la construcción, los deportes, etc.  Sin embargo, producir fibras vírgenes de carbono es un proceso caro y energéticamente costoso, por lo que es importante conseguir una tecnología sostenible que permita reciclar estos polímeros y recuperar las fibras de carbono que contienen.

Ahora, investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM), en colaboración con la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), han desarrollado un nuevo catalizador que favorece la ruptura termoquímica de los CFRP y que proporciona además un gas rico en hidrógeno, un combustible renovable que puede utilizarse para obtener energía eléctrica. Los resultados se han publicado en la revista Catalysts.

“En el CENIM hemos desarrollado una tecnología (R3FIBER) que permite, mediante un proceso termoquímico, recuperar las fibras de carbono de residuos de CFRP.  Esta tecnología está transferida a la empresa Thermal Recycling of Composites, spin-off del CENIM-CSIC”, explica Félix A. López, investigador del CENIM y coautor de la publicación.

“Sin embargo, el problema que plantea esta tecnología y, en general, todas las tecnologías basadas en degradación termoquímica para reciclado de los CFRP, es la generación de compuestos orgánicos muy complejos en la etapa de enfriamiento y condensación de los gases del proceso”, añade. “Estos subproductos suelen ser moléculas de muy alto peso molecular cuyas aplicaciones son muy escasas, su manejo dentro de la instalación es difícil y, en general, suponen un problema más que un beneficio”.

El equipo ha descubierto que, gracias al nuevo catalizador, cuya composición está patentada por parte de la UPV, se logra reducir la fracción orgánica líquida que resulta perjudicial, hasta casi desaparecer, y asimismo se mejora la producción de hidrógeno. Este, a su vez, puede incorporarse a otros gases generados durante el proceso y favorecer la formación conjunta de energía eléctrica y térmica útil. “Se trata de un avance muy importante —indica López—, ya que el catalizador puede simplificar el proceso de recuperación de fibras de carbono y reducir los costes del proceso. Podría ser la llave para aplicarlo a gran escala en el reciclado de materiales compuestos”.

Una tecnología pionera en el reciclado de fibras de carbono

La tecnología R3FIBER, desarrollada por el CSIC y Thermal Recycling of Composites a través del grupo de investigación de Félix A. López, del CENIM, se basa en el aprovechamiento integral de los materiales sin producción de residuos. Utiliza un proceso de transformación termoquímica que permite convertir las resinas en gases combustibles y combustibles líquidos, así como obtener fibras (de vidrio o de carbono) aptas para su reutilización.

R3FIBER implica un aprovechamiento total de masa, energía y reutilización de materiales. Es la única capaz de obtener fibras de alta calidad (sin resinas) aptas para su reutilización. Además, es sostenible, pues no genera residuos, y eficaz, ya que conlleva una máxima recuperación energética.

Naia Gastelu, Alexander Lopez-Urionabarrenechea, Jon Solar, Esther Acha, Blanca María Caballero, Félix A. López and Isabel De Marco. Thermo-Catalytic Treatment of Vapors in the Recycling Process of Carbon Fiber-Poly (Benzoxazine) Composite Waste by Pyrolysis. Catalysts. https://doi.org/10.3390/catal8110523