PFINZTAL, Alemanha - Como o plástico reforçado com fibra de carbono continua a ser um componente importante da aeronave, isso aumenta a necessidade de um conceito de reciclagem sustentável. Engenheiros do Instituto Fraunhofer de Tecnologia Química (TIC) desenvolveram recentemente um processo para converter fibras de carbono recicladas em baterias e materiais de células de combustível.
A engenheira de TIC Elisa Seiler disse: "Hoje, aeronaves de corpo largo consistem em mais de 50% de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP)." A quantidade de materiais reciclados com CFRP é enorme. Por exemplo, o Airbus 350 tem um peso total de mais de 65 toneladas. Além disso, outras quantidades de resíduos relacionadas são geradas durante o processo de produção. ""
Seiler e seus colegas participaram do projeto Graphit 2.0, que desenvolveu um processo para recuperar baterias e materiais de células a partir de fibra de carbono reciclada. Eles recentemente produziram um protótipo de uma placa bipolar.
O objetivo do projeto Graphit 2.0 é desenvolver um processo que permita que a fibra de carbono reciclada seja usada como grafite secundária para dispositivos de armazenamento de energia de alto valor, como baterias de fluxo redox.
Na primeira parte do projeto, os engenheiros desenvolveram um processo para obter matérias-primas secundárias a partir de fibras de carbono por meio de processamento mecânico e térmico. Este material secundário é usado como um substituto para grafite. Na segunda parte do projeto, a grafite secundária foi testada em uma placa bipolar para uma bateria de fluxo redox.
Seiler disse: "O acionamento elétrico é agora um assunto sério na indústria da aviação". “Os fabricantes podem realizar diretamente a reciclagem dos valores salvos, movendo materiais de um aplicativo para outro.
Seyle apontou: "A fibra de carbono é eletricamente condutora e adequada como substituto da grafita natural. A grafita natural também é composta de carbono". “[Esta] matéria-prima de recursos críticos deve atualmente ser importada da China a um alto custo. Reciclagem O CFRP também pode ser usado em aplicações de manufatura aditiva. ”
Os fabricantes de aeronaves devem cumprir os requisitos da UE que estão em vigor desde 2015 - eles exigem que 85% do peso médio dos carros usados sejam reciclados. Em alguns países, como a Alemanha, o CFRP é proibido de aterros e as instalações de incineração de lixo podem se recusar a aceitar tais materiais.
Seiler e seus colegas desenvolveram uma maneira de recuperar a fibra de carbono de uma matriz plástica. Eles usam radiação de microondas para queimar uma matriz de plástico ao redor das fibras. A combustão deve ser realizada sob condições anaeróbicas, para que as fibras não queimem a temperaturas de até 900 ° C.
Seiler disse: "Isso é chamado de decomposição de pirólise". "A vantagem da radiação de microondas é a eficiência energética. O forno inteiro não precisa mais ser aquecido, apenas os próprios componentes precisam ser aquecidos.
“Nossos engenheiros de polímeros incorporam fibras recicladas em materiais termoplásticos”, explica Seiler. Este compósito tem propriedades semelhantes às da grafite e é adequado para a produção de placas bipolares.
Seiler afirma: "Nossos protótipos passaram em todos os testes de condutividade, densidade e resistência à corrosão". “Provamos que geralmente é viável usar fibras CFRP recicladas para produzir chapas bipolares para baterias e células de combustível. Isso mostra que a reciclagem é uma abordagem holística.
Seiler disse: "O próximo passo é descrever as características das placas bipolares na rede de células de bateria e estudar a avaliação do ciclo de vida". “Então, queremos ajustar a tecnologia para que possamos fabricar placas bipolares com a série CFRP reciclada.”
