Reciclagem de compósitos - chega de desculpas

Em abril de 2016, escrevi uma coluna intitulada “Podemos tornar a fibra de carbono reciclada sexy?”. Foi escrito depois de eu ter visto o painel do teto de um BMW i8 no Salão Internacional do Automóvel da América do Norte em Detroit que foi feito de um tapete de fibra de carbono com revestimento transparente e visível, recuperado e reaproveitado de cortes no processo de fabricação de compósitos da BMW. Ele demonstrou um pensamento inovador significativo na época, já que todos os outros exemplos de fibra de carbono visível em exibição na feira eram tecidos, produzindo o clássico “visual” de fibra de carbono sob seus acabamentos transparentes.

Muita coisa aconteceu desde então, à medida que várias tecnologias de reciclagem de compósitos amadureceram e geraram vários concorrentes. A reciclagem de compósitos também atraiu investimentos de fundos de capital de risco, bem como investidores estratégicos, como a Hexcel (Stamford, CT, EUA), que assumiu uma posição patrimonial na Carbon Conversions Inc. (Lake City, SC, EUA) em 2016 e em dezembro de 2018 anúncio da Mitsubishi Corp. (Tóquio, Japão) adquirindo uma participação de 25% na ELG Carbon Fiber Ltd. (Coseley, Reino Unido). Talvez o mais significativo seja a lista crescente de aplicações de uso final que incorporam materiais compostos reciclados, de tampas de bueiros a bancos de parques e materiais para impressão 3D, entre outros.

Em CompositesWorld na conferência de fibra de carbono em dezembro de 2018, palestrantes da ELG, Vartega Inc. (Golden, CO, EUA) e do Centro de Tecnologia de Reciclagem de Compostos (CRTC, Port Angeles, WA, EUA) apresentaram propriedades de materiais de compostos reciclados (que são comparáveis, eles digamos, para aqueles de material virgem), bem como aplicativos de uso final já criados que poderia resultar em uma demanda significativa.

Existem dois objetivos principais para reciclar compósitos e resíduos de materiais compósitos:o primeiro é evitar a colocação de resíduos em aterros sanitários, e o segundo, e talvez mais importante, é encontrar maneiras de recuperar e reutilizar esses materiais em aplicações úteis (e lucrativas). Mas quais métodos alcançam quais objetivos e quais fazem sentido para várias matérias-primas? Para iniciar um diálogo em torno disso, proponho um método para categorizar as várias tecnologias de reciclagem em seis níveis:

Nível 0 é minimização de sucata indo para aterro, devido à melhoria da utilização de material e reincorporação de resíduos em outros produtos dentro da mesma instalação de manufatura de compósitos. Isso inclui o uso de processos de baixo desperdício, como colocação automática de fita (ATL) e colocação automática de fibra (AFP) de fibra seca e pré-impregnados, e reafiação ou corte de pedaços de sucata e usá-los em combinação com materiais contínuos ou descontínuos nas camadas centrais, ou injeção ou moldagem por compressão. É aplicável a termofixos e termoplásticos e deve ser uma prioridade para todos os fabricantes.

Nível 1 é reaproveitado de materiais de sucata encaminhados para o aterro. Isso inclui formas trituradas, picadas e manta de sucata de fibra seca, bem como pré-impregnados não curados que podem estar vencidos ou fora das especificações e moldá-los em produtos com requisitos de desempenho menos rigorosos. Existem inúmeros processadores de sucata de fibra e várias entidades de “reaproveitamento” para prepreg, como o CRTC.

Nível 2 está pegando compósitos curados, bem como fibra de sucata e prepreg não curado, triturando-os e combinando-os com adicionais resinas para unir tudo em vários painéis e produtos substituindo metal, madeira e concreto. A matéria-prima pode incluir pás de turbinas eólicas em fim de vida, barcos, peças de aviões e componentes automotivos, e pode ser fibra de vidro, fibra de carbono ou núcleo de espuma. A Global Fiberglass Solutions Inc. (Bothell, WA, EUA) e a GreenTex Solutions LLC (Charleston, SC, EUA) são duas empresas neste nível.

No Nível 3 , as fibras são recuperadas de formas de produtos intermediários, como termofixos não curados e pré-impregnados termoplásticos, produzindo fibras com propriedades essencialmente equivalentes às fibras originais, embora principalmente em uma "penugem" descontínua ou forma peletizada, ou em um formato não tecido. ELG e Carbon Conversions (ambos usando pirólise) e Vartega (usando solvólise) oferecem fibras de carbono neste nível.

Recuperação de fibras no Nível 4 (sucata composta curada e peças rejeitadas) e Nível 5 (peças em fim de vida) é o “Santo Graal” da reciclagem de compósitos. As tecnologias disponíveis incluem pirólise de alta temperatura (ELG e Conversões de Carbono), quebra de polímero químico úmido (Adherent Technologies, Albuquerque, NM, EUA) e um método pirolítico de produção de energia dupla / recuperação de fibra desenvolvido pela CHZ Technologies (Auburn, AL, EUA). O dimensionamento econômico dessas tecnologias será essencial para alcançar o sucesso a longo prazo.

Dadas as opções disponíveis, os fabricantes de compósitos precisam considerar a inclusão de empresas de reciclagem como parte da cadeia de suprimentos de compósitos assim como fornecedores de fibra, resina e pré-impregnado. Ao fazer isso, eles precisam estar preparados para investir fundos de P&D para ajudar essas tecnologias em evolução a atingir a maturidade. Em dezembro, a Boeing anunciou um acordo de cinco anos com a ELG para enviar seus resíduos compostos, curados (Nível 4) e não curados (Nível 3), de 11 locais de fabricação para a ELG para recuperação de fibra de carbono. É um começo e é hora de outros fabricantes seguirem o exemplo. Sem desculpas permitidas.