Nuova iniziativa per commercializzare il recupero continuo della fibra di carbonio

Il National Composites Centre (NCC) ha annunciato l’avvio di una nuova iniziativa triennale per industrializzare il recupero continuo della fibra di carbonio nel Regno Unito.

NCC mira a commercializzare i processi di riciclaggio precedentemente studiati a maggio, con prove supervisionate in collaborazione con B&M Longworth e Cygnet Texkimp. Il progetto intende ora perfezionare e ampliare queste operazioni, portando sul mercato la fibra di carbonio continua rigenerata.

Con il completamento della prima fase del progetto previsto per novembre 2022, il centro prevede di qualificare le prestazioni dei materiali prima di passare alla fase successiva di industrializzazione.

Raggiungere il riciclo continuo della fibra di carbonio

Utilizzando il processo DEECOM, una tecnologia di B&M Longworth originariamente progettata per rimuovere i polimeri di scarto dai filtri e dalle apparecchiature di produzione, i vecchi materiali in fibra di carbonio vengono scomposti per essere riutilizzati.

Il processo utilizza vapore surriscaldato sotto compressione per penetrare nelle fessure microscopiche del polimero del composito, dove poi condensa. Quando decompresso, il materiale bolle e si espande, rompendolo e portando via le particelle rotte.

Questo ciclo di pressione viene ripetuto per rilasciare tutto il materiale sospeso nella fibra, per consentire il recupero degli elementi separati. In grado di lasciare intatto il materiale del componente primario, è possibile conservare qualsiasi lunghezza di materiale.

Con l’applicazione nella produzione di molte tecnologie, tra cui aerei, veicoli elettrici e serbatoi di stoccaggio dell’idrogeno, la domanda di fibra vergine è destinata a superare l’offerta entro il 2025. L’NCC mira quindi ad allentare le pressioni sulla catena di approvvigionamento, posizionando il Regno Unito al timone dei materiali compositi. riciclaggio e aiutare le industrie a raggiungere i loro obiettivi di zero emissioni nette.

Ad esempio, la fibra di carbonio continua rigenerata può sostituire i materiali vergini utilizzati per realizzare articoli sportivi come le scarpe da ginnastica, che, in media, creano circa 13,6 kg di emissioni di anidride carbonica durante la produzione. Con il suo nuovo processo, tuttavia, l’NCC prevede che l’utilizzo di fibre di carbonio rigenerate potrebbe ridurre le emissioni di produzione dei materiali da 29,5 kg di CO2e per kg a 5 kg di CO2e.

Inoltre, il progetto spera che l’adozione di materiali di seconda vita nelle catene di approvvigionamento aiuterà le aziende a rimanere redditizie, poiché il costo delle fibre di carbonio vergini aumenterà con la diminuzione dell’offerta, con la priorità delle organizzazioni aerospaziali e della difesa.

I nuovi processi mirano ad accelerare la creazione di tre diversi gradi di fibra di carbonio; Grado A, comprese fibre continue di lunghezza e rigidità specificate, con utilizzo nell'energia, nella produzione automobilistica e negli articoli sportivi; Grado B, per fibre corte di lunghezza e rigidità specificate applicabili ai mercati automobilistico, marittimo e medico; e Grado C, che contrassegna le fibre danneggiate utilizzabili nella lavorazione chimica.

Si prevede che questi supporteranno una serie di applicazioni commerciali e ridurranno del 50% la quantità di materiale polimerico rinforzato con fibra di carbonio (CFRP) inviato in discarica nel Regno Unito nei prossimi quattro anni.

Attualmente, i metodi per riciclare la fibra di carbonio possono gestire solo segmenti tagliati e hanno applicazioni industriali limitate. I nuovi nastri continui in fibra di carbonio che NCC intende industrializzare, tuttavia, mantengono prestazioni del materiale più elevate rispetto ai materiali riciclati tradizionalmente

Un processo in sei fasi

Dopo un progetto sprint iniziale, il programma entrerà in sei fasi consecutive. La prima fase consulterà la qualità delle materie prime del materiale che entra nel processo di recupero, inclusa l'ispezione delle fibre automobilistiche e la comprensione di come il processo possa essere scalato.

La fase due si occuperà poi di rendere il processo “adattabile” al recupero della fibra lunga a una velocità e per determinate caratteristiche, per poi definire un modello energetico per il recupero della fibra lunga. Successivamente, la fase tre determinerà come la fibra può essere svolta a velocità e come i danni nelle fibre recuperate potrebbero essere identificati a una buona velocità. La fase quattro cerca di caratterizzare le fibre rigenerate, confrontandole con materiali vergini e trovando il loro prezzo di mercato.