Nuevos materiales compuestos termoestables reforzados con fibras reciclables y de origen biológico
Los materiales compuestos termoestables reforzados con fibras (FRTC, por sus siglas en inglés) son un grupo diverso de materiales que se emplean en numerosas industrias. En todos ellos hay una resina termoendurecible que se moldea alrededor de las fibras estructurales. Algunos ejemplos conocidos son la fibra de vidrio y la fibra de carbono. Las piezas de FRTC suelen ser ligeras y fuertes, y, por lo tanto, son adecuadas para las industrias de alto rendimiento. Sin embargo, los FRTC son perjudiciales para el medio ambiente. Dado que casi no se pueden reparar ni reciclar, los productos de FRTC están hechos para ser desechados tras su uso, lo cual genera un problema de residuos. Además de ser perjudiciales para el medio ambiente, las fibras y resinas se fabrican a partir de combustibles fósiles no renovables y requieren grandes cantidades de energía para su producción. La industria necesita un nuevo tipo de FRTC reprocesables y esto es exactamente lo que proporcionó el proyecto financiado con fondos europeos ECOXY. Durante 2014, el centro de investigación español Cidetec patentó una familia de resinas y materiales compuestos termoestables. Estos conservaban el buen rendimiento de la generación de corriente, pero, a diferencia de los materiales compuestos actuales, se podían reparar, reciclar y reprocesar (las 3R). ECOXY fue un paso más allá y presentó unas nuevas resinas de epoxi de origen biológico para formular una matriz de resina 3R que, además, es renovable. Se utilizaron fibras de origen biológico como material de refuerzo para la preparación de los compuestos 3R. Estos son más respetuosos con el medio ambiente que los materiales compuestos existentes y un sustituto adecuado para los FRTC anteriores. El proyecto ECOXY recibió financiación de la Empresa Común para las Bioindustrias, una asociación público-privada entre la Unión Europea y la industria.
Una nueva gama de resinas
El uso de un endurecedor dinámico para curar los epoxis de origen biológico desarrollados es la clave para la reciclabilidad. Este dinamismo de las resinas brinda oportunidades de reciclaje a través de una combinación de distintas técnicas, como: el molido de una pieza de FRTC en partes pequeñas o polvo, que pueden moldearse posteriormente con una nueva forma por medio de calor y presión; o, si no, se puede disolver la resina dinámica en un solvente añadiendo un agente químico específico, lo cual permite volver a utilizar las fibras. Según explica Aratz Genua, coordinadora del proyecto: «La combinación de nuevas resinas y un endurecedor dinámico permite reparar los daños de delaminación de la matriz de fibra y las microgrietas de la matriz. Además, podemos reprocesar las láminas curadas para crear nuevas piezas tridimensionales». Las fuentes biológicas para las nuevas resinas son la lignina (el componente estructural de la madera), las algas pardas y los aceites vegetales. Diferentes combinaciones producen resinas con distintas propiedades. Las fibras se obtuvieron a partir de lino o de un poliéster termoplástico, el ácido poliláctico o PLA, por sus siglas en inglés.
Validación industrial y desarrollo posterior
Las resinas y fibras más prometedoras se emplearon para una aplicación en un demostrador: el panel del asiento trasero del coche Lancia Ypsilon, véase la foto de arriba. Genua señala: «Con el uso, la resina del material compuesto de la estructura puede sufrir microgrietas. Ahora, es posible reparar la pieza mediante calor y presión, en lugar de sustituirla». El equipo de ECOXY logró el nivel de preparación tecnológica 5, lo cual significa que el desarrollo ha sido validado en un entorno industrial. El demostrador del Lancia ha sido fabricado y validado satisfactoriamente. Representantes de la industria automovilística han manifestado su interés en los nuevos materiales. Sin embargo, todavía falta para que esté listo para el mercado. Concretamente, las nuevas fibras a base de lino no fueron comparables a las fibras de vidrio o carbono y, por ahora, no son adecuadas para sectores de altas prestaciones. Sin embargo, las fibras de lino pueden utilizarse para aplicaciones con menores exigencias. A continuación, el equipo procederá a hacer madurar las tecnologías hasta un nivel superior de preparación.
Palabras clave
ECOXY, resina, de origen biológico, reprocesable, material compuesto termoestable reforzado con fibras, agente endurecedor, reciclable
