Fibra de carbono: el material maravilloso con un secreto sucio
La fibra de carbono se celebra cada vez más como un material maravilloso para la economía limpia. Su combinación única de alta resistencia y bajo peso ha ayudado a impulsar la revolución de la energía eólica y a hacer que los aviones sean más eficientes en combustible.
Las palas de turbina de fibra de carbono pueden ser más largas y rígidas que los modelos tradicionales de fibra de vidrio, lo que las hace más resistentes en el mar y más eficientes en condiciones con menos brisa.
Los fabricantes de automóviles también están despertando al potencial del material para fabricar vehículos más ligeros y eficientes. McLaren anunció recientemente planes para abrir una fábrica en Sheffield para fabricar automóviles deportivos de fibra de carbono, y el i3 de BMW está equipado con una unidad de pasajeros de fibra de carbono, el primer automóvil de producción masiva de este tipo.
Pero la fibra de carbono tiene un secreto sucio: el material de alta tecnología es un desperdicio de producción y difícil de reciclar.
Exceso de residuos para vertederos
Para convertirse en el favorito de las industrias de materiales compuestos fuertes y ligeros, la fibra de carbono se combina con una resina de polímero plástico. Pero el proceso de fabricación, en el que las láminas de material compuesto a menudo se colocan a mano, es un desperdicio.
En el momento en que se han recortado a su tamaño, casi un tercio de estas láminas de fibra de carbono terminan en pisos de fábrica, según la empresa de reciclaje ELG Carbon Fibre. Donde el material se convierte en productos, la mayor parte terminará en vertederos, dice la empresa.
Un informe (pdf) de febrero de la organización benéfica ecologista Green Alliance incluyó la fibra de carbono entre varios materiales novedosos que podrían crear problemas de residuos en el futuro a menos que se tomen medidas rápidas para prepararla para el reciclaje y la reutilización.
Los investigadores y las nuevas empresas están compitiendo para resolver este enigma. Si pueden desviar la fibra de carbono del vertedero, podrían abrir las puertas para el uso de fibra de carbono reciclada en automóviles, bicicletas y para docenas de otras aplicaciones. También podrían ahorrar mucha energía, ya que la producción de material virgen es la parte más intensiva en energía del proceso.
El problema clave es que la fibra de carbono no se puede fundir y reformar simplemente como el aluminio. Los compuestos de fibra de carbono obtienen su resistencia de fibras de carbono largas y alineadas con precisión, fijadas dentro de un polímero similar al pegamento que se cura a altas temperaturas y presiones. Una vez curados, la mayoría de estos polímeros resistentes no se fundirán y tendrán que quemarse o disolverse químicamente para recuperar las valiosas fibras.
En sus instalaciones cerca de Dudley, West Midlands, ELG Carbon Fibre recicla fibra de carbono desde 2009 quemando los polímeros. Vartega, una startup con sede en Colorado, que está emergiendo como un centro tecnológico de fibra de carbono, hace algo similar con los productos químicos.
Ambos dan como resultado fibras más cortas y más desordenadas que las nuevas, lo que reduce su capacidad para soportar cargas pesadas, dice Steve Pickering, jefe de ingeniería mecánica, de materiales y de fabricación de la Universidad de Nottingham.
La fibra de carbono reciclada a menudo termina en raquetas de tenis y palos de golf, donde el bajo peso (y el sello de la fibra de carbono) es más importante que la fuerza, dice Pickering. “Sigue siendo un buen material, pero no es mucho mejor que otros materiales baratos como el aluminio y otros compuestos”, añade.
El futuro de la fibra de carbono
El equipo de investigación de Pickering está trabajando en una forma de dispersar las fibras recicladas en líquido y realinearlas forzándolas a través de una boquilla diminuta. Cree que el proceso conducirá en última instancia a la fibra de carbono reciclada que es lo suficientemente fuerte para uso automotriz.
Un reciclaje más eficiente también podría tener grandes implicaciones en el costo, dice. Como material para piezas de automóviles, la fibra de carbono cuesta actualmente 20 veces más que el acero y 10 veces más que el aluminio, según una investigación (pdf) de Jaguar Land Rover.
Chris Kaffer, CEO de Mallinda, una startup con sede en Colorado que trabaja en fibra de carbono, está de acuerdo en que hay margen para reducir los costos. La compañía ha desarrollado un nuevo polímero que puede ser remodelado y reparado a temperaturas más bajas y, debido a que es fácil de remodelar, permitiría que las piezas de automóviles de fibra de carbono se eliminaran en menos de un minuto en lugar de las varias horas que el proceso puede tomar actualmente.
“Prevemos reducir el costo de la fibra de carbono creando un mercado secundario para la incorporación de fibras recicladas en nuevos productos”, dice Kaffer.
Eso no sucederá de la noche a la mañana. Los principales fabricantes de automóviles en el pasado han demostrado ser lentos para adoptar nuevos materiales: cambiar el chasis de la camioneta F-150 de acero a aluminio, por ejemplo, llevó a Ford seis años y costó mil millones de dólares.
“Además, tenemos 50 años de química y desarrollo tradicionales de fibra de carbono para ponernos al día”, dice Kaffer.
La buena noticia es que los productos de fibra de carbono duran mucho tiempo: la generación actual de palas de aerogeneradores y vehículos eléctricos no se dirigirá al patio de demolición durante al menos otra década. Tal vez para cuando la segunda generación se retire, tengamos un lugar mejor para colocar sus preciosas fibras de carbono que un agujero en el suelo.
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