Un equipo de investigación de la Universidad Waseda de Japón ha anunciado un gran avance en el reciclaje de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP), un material apreciado por su resistencia y propiedades ligeras en industrias como la aeroespacial y la automotriz. Aunque el CFRP es muy deseable por su rendimiento, su reciclaje ha presentado desafíos importantes debido a la dificultad y el costo de separar la fibra de carbono de la resina circundante.
Un equipo de la Universidad de Waseda ha sido pionero en un nuevo enfoque que utiliza impulsos eléctricos directos de alto voltaje. Este método, conocido como descarga directa (DD), utiliza los principios de calentamiento Joule, tensión térmica y expansión del plasma para descomponer materiales compuestos sin calentamiento externo ni disolventes químicos.
Los investigadores compararon el método DD con la fragmentación electrohidráulica (EHF), otra tecnología de reciclaje prometedora que utiliza ondas de choque generadas en el agua por descargas eléctricas. Aunque la EHF resultó prometedora, el equipo de investigación sospechó que un método de descarga directa podría ser más eficaz.
El profesor Chiharu Tokoro explicó: “En nuestra investigación anterior, ya hemos establecido experiencia en la fragmentación eficiente de materiales que son difíciles de procesar mediante el uso del fenómeno del pulso eléctrico para generar ondas de choque en el agua”. “Sin embargo, para aplicaciones como las baterías de iones de litio, hemos descubierto que la descarga directa, que utiliza el calentamiento Joule y la expansión del vapor del propio material, es más efectiva para una separación de alta eficiencia que depender de ondas de choque. “Ahora planteamos la hipótesis de que este enfoque se puede aplicar al CFRP para lograr separaciones más eficientes en comparación con los métodos actuales”.
Los resultados de su comparación fueron sorprendentes. El método DD ha demostrado ser significativamente superior en varios aspectos clave. Las fibras de carbono más largas se recuperaron con daños mínimos, conservando aproximadamente el 81 % de la resistencia a la tracción original de la fibra. Las fibras recuperadas también exhibieron resina residual mínima y menos defectos. Por el contrario, el EHF produjo fibras más cortas con sólo alrededor del 40% de la resistencia a la tracción inicial y tenía más resina adherida a las fibras, lo que provocó una mayor degradación estructural.
La diferencia de rendimiento proviene de los mecanismos únicos de los dos métodos. DD se basa en el flujo directo de corriente eléctrica a través de las fibras de carbono, creando un calentamiento localizado y provocando la delaminación del compuesto. La EHF, por otro lado, depende principalmente de la fuerza mecánica de la onda de choque, que puede fracturar el material y provocar una mayor fragmentación de las fibras.
“Nuestros hallazgos tienen una variedad de aplicaciones relacionadas con el reciclaje de CFRP a partir de piezas de desecho de aviones, desechos de automóviles y palas de turbinas eólicas. “Por lo tanto, las innovaciones actuales respaldan la sostenibilidad en todas las industrias al permitir la recuperación eficiente de recursos y reducir el impacto ambiental”. Los resultados de este estudio fueron publicados en la revista académica “Scientific Reports”.
源：:아시아 타임즈 코리아
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