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High Voltage Pulse Fragmentation Technology to recycle fibre-reinforced composites

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Riciclo e riutilizzo delle fibre di carbonio

I vantaggi ambientali derivanti dall’utilizzo in volo di polimeri rinforzati con fibra di carbonio (CFRP) leggeri e ad alta resistenza sono destinati a scomparire al termine del ciclo di vita a causa dell’assenza di idonee tecnologie di riciclo. Alcuni scienziati finanziati dall’UE hanno proposto una soluzione al problema.

Tecnologie industriali

Come indicato dal nome stesso, i CFRP sono costituiti da plastiche leggere rinforzate con fibre di carbonio. Da questa combinazione vantaggiosa di resistenza e peso ridotto si ottengono materiali compositi attualmente utilizzati in numerosi ambiti, tra cui l’industria aerospaziale e automobilistica, l’elettronica di consumo e il settore degli articoli sportivi. Negli ultimi decenni, l’utilizzo di queste tecnologie nel settore aerospaziale ha conosciuto un aumento esponenziale dovuto a una maggiore attenzione alla riduzione delle emissioni che ha messo in luce la capacità dei polimeri rinforzati con fibra di carbonio di ridurre il carico e il consumo di carburante. Tuttavia, i metodi di riciclo, basati su trattamenti meccanici, chimici e a microonde, sono spesso ostacolati da numerosi problemi, tra cui i costi elevati, una liberazione insufficiente delle fibre, una scarsa qualità delle fibre e un basso rendimento. Il progetto SELFRAG CFRP (High voltage pulse fragmentation technology to recycle fibre-reinforced composites), finanziato dall’UE, ha sfruttato la frammentazione elettrodinamica allo scopo di ottenere risultati che nessuna tecnologia è stata finora in grado di realizzare. La tecnica, che consiste in un processo fisico nel corso del quale impulsi sottomarini ultracorti causano la frammentazione di materiali solidi, era già stata utilizzata dai membri dell’iniziativa su scala industriale. Oggigiorno, si assiste a un ampliamento del mercato di queste tecnologie, attraverso l’adozione di tecniche di frantumazione di silicio di alta qualità per la produzione di wafer e celle solari e la liberazione di minerali di litio dalla roccia per il recupero di fibre di carbonio di alta qualità destinate al riciclo dei CFRP. L’efficacia della tecnologia è stata dimostrata in un impianto pilota specializzato nel trattamento di materiali a base di CFRP con dimensioni inferiori a 60 mm, in grado di raggiungere un livello di maturità tecnologica pari a 6, secondo gli obiettivi della proposta originale. Durante i test preliminari, i materiali trattati sono stati completamente riutilizzati per la produzione di nuovi componenti caratterizzati da un livello di resistenza paragonabile a quello dei nuovi materiali. La domanda crescente di fibre di carbonio in un’ampia gamma di applicazioni determina un aumento esponenziale dei potenziali vantaggi economici delle pratiche di riciclo dei polimeri rinforzati con fibra di carbonio, specie se si considerano le difficoltà legate all’aumento dei tassi di produzione in scala in base alle previsioni di aumento della domanda. Dai risultati è inoltre emersa l’utilità della tecnica di frammentazione elettrodinamica per il trattamento di materiali solitamente ostici da gestire con altri metodi, che apre la strada alla nascita di nuovi possibili mercati. Il progetto ha così contribuito a un utilizzo sostenibile di materie prime e di fonti energetiche nel settore manifatturiero, a sostegno dell’innovazione, della creazione di posti di lavoro e della posizione concorrenziale dell’industria europea.

Parole chiave

Riciclo, fibre di carbonio, CFRP, frammentazione, compositi, elettrodinamico

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