Carbonio low cost in arrivo: dagli USA nuovi metodi per riciclare la fibra

Anche i materiali leggeri, tanto utili sia per ridurre i consumi e le emissioni sia per aumentare la dinamica e la piacevolezza della guida, hanno il loro lato oscuro. I compositi in fibra di carbonio, per esempio, a parità di peso presentano alcune proprietà meccaniche migliori dell'acciaio ma manifestano una certa fragilità: in caso di urto evidenziano la tendenza a rompersi invece di assorbire l'energia deformandosi. Un'altra questione aperta è il riciclo dei manufatti prodotti con questi materiali: la crescente diffusione di questo materiale (leggi dei telaietti ausiliari in fibre di carbonio studiati da Ford e Magna), per giunta piuttosto costoso, ripropone con forza questo tema. Dagli USA arriva però una buona notizia: un team di ricercatori universitari ha messo a punto un processo che permette di recuperare le preziose fibre di carbonio senza danneggiarle.

IL NERO CHE AVANZA I compositi, come anticipato dal nome, derivano dall'unione di materiali diversi: quelli che ci interessano in questo post sono quelli ottenuti impregnando tessuti di fibra di carbonio, dal caratteristico aspetto nero lucente, con resine epossidiche (leggi i materiali e le tecnologie delle auto di domani).

Anche se queste ultime sono materiali con caratteristiche molto avanzate, il componente più pregiato è senza dubbio la fibra, che sarebbe molto interessante recuperare in vista di un riutilizzo. Questi materiali sono ormai diffusi ovunque: dalle tavole da surf agli aeroplani fino ai caschi da moto, alle turbine eoliche e, per l'appunto, all'automotive, la fibra di carbonio arriva ovunque.

METODO PROMETTENTE La lieta novella arriva dalla Washington State University, un team di ricerca della quale avrebbe per la prima volta sviluppato una promettente metodica per riciclare i popolari compositi in fibra di carbonio. Essi sono molto difficili da recuperare proprio perché molto resistenti, una dote che deriva dall'utilizzo di resine termoindurenti per la loro costruzione (leggi della sfida per portare la fibra di carbonio nelle auto comuni). Se le termoplastiche, che sono i materiali utilizzati ad esempio nelle bottiglie di latte, possono essere sciolte (e quindi facilmente riutilizzate) semplicemente riscaldandole, le resine termoindurenti sono “curate”, ossia hanno reagito chimicamente e quindi non possono essere facilmente riportate allo stato viscoso per poterne recuperare le fibre. Per riciclare questi materiali li si macinava meccanicamente, li si corrompeva sottoponendoli a temperature elevate o li si trattava con prodotti chimici aggressivi. Il risultato era che spesso la fibra di carbonio si danneggiava e le sostanze chimiche caustiche utilizzate erano a loro volta pericolose e difficili da smaltire.

E IO TI SCOMPONGO! Jinwen Zhang, professore della School of Mechanical and Materials Engineering, e il suo team hanno sviluppato un metodo di riciclaggio chimico che utilizzato acidi non troppo aggressivi utilizzati come catalizzatori in una soluzione di etanolo; il procedimento avviene inoltre ad una temperatura relativamente bassa (anche questo processo sperimentale per ricavare carburante diesel dalla plastica è relativamente “dolce”). La scomposizione prevede il riscaldamento del materiale in modo che il liquido contenente il catalizzatore possa penetrare nel composito sgretolandone la struttura.

Zhang ha usato l'etanolo per espandere le resine e far penetrare efficacemente il catalizzatore: si tratta di cloruro di Zinco, che spezza i forti legami azoto-carbonio che rendono il composito così duro. I ricercatori sono così riusciti a preservare le fibre di carbonio, recuperando inoltre la resina in una forma che può essere facilmente riutilizzata. l componenti del team, che comprende anche Junna Xin, professore assistente di ricerca, Tuan Liu, associato di ricerca post-dottorato, e il laureato Xiaolong Guo, hanno depositato un brevetto e stano lavorando per industrializzare il metodo. La ricerca è stato finanziata dal Joint Center for Aerospace Technology Innovation in collaborazione con il partner industriale Global Fiberglass Solutions. Il JCATI è finanziato dallo Stato e lavora per sostenere l'industria aerospaziale di Washington: un tema sensibile dato che, tanto per non fare nomi, Boeing ha una sede proprio a Washington.