Reciclagem de Compósitos: Desbloqueando Valor no Resíduo de Fibra de Carbono

Em abril de 2016, escrevi uma coluna intitulada "Podemos tornar a fibra de carbono reciclada atraente?". Foi escrita depois que vi um painel de teto em um BMW i8 no North American International Auto Show em Detroit feito de um tapete de fibra de carbono visível, revestido com verniz, recuperado e reaproveitado de recortes no processo de manufatura de compósitos da BMW. Demonstrou pensamento avançado significativo na época, pois todos os outros exemplos de fibra de carbono visível na exposição eram tecidos, resultando no clássico "visual" de fibra de carbono sob seus acabamentos transparentes.

Muito aconteceu desde então, à medida que várias tecnologias de reciclagem de compósitos amadureceram e geraram múltiplos participantes. A reciclagem de compósitos também atraiu investimento de fundos de capital de risco e investidores estratégicos, como a Hexcel (Stamford, CT, EUA) tomando uma participação acionária na Carbon Conversions Inc. (Lake City, SC, EUA) em 2016, e o anúncio de dezembro de 2018 da Mitsubishi Corp. (Tóquio, Japão) adquirindo 25% da ELG Carbon Fibre Ltd. (Coseley, Reino Unido). Talvez o mais significativo seja a lista crescente de aplicações de uso final incorporando materiais compósitos reciclados, de tampas de bueiro a bancos de parque a materiais para impressão 3D, entre outros.

Na conferência de Fibra de Carbono da CompositesWorld em dezembro de 2018, palestrantes da ELG, Vartega Inc. (Golden, CO, EUA) e Centro de Tecnologia de Reciclagem de Compósitos (CRTC, Port Angeles, WA, EUA) apresentaram propriedades de materiais de compósitos reciclados (que dizem ser comparáveis às de material virgem) assim como aplicações de uso final já criadas que poderiam resultar em demanda significativa.

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

Nível 0 é minimização de sucata indo para aterro, liderada pela melhoria da utilização de material e reincorporação de aparas em outros produtos dentro da mesma instalação de manufatura de compósitos. Isso inclui uso de processos de baixo desperdício como colocação automatizada de fita (ATL) e colocação automatizada de fibra (AFP) de fibra seca e pré-impregnados, e re-moagem ou picotamento de peças de sucata e uso delas em combinação com materiais contínuos ou descontínuos em camadas centrais, ou moldagem por injeção ou compressão. É aplicável a termofixos e termoplásticos e deve ser prioridade para todos os fabricantes.

Nível 1 é reaproveitamento de materiais de sucata destinados ao aterro. Isso inclui formas moídas, picadas e de tapete de sucata de fibra seca, bem como pegar pré-impregnados não curados que podem estar vencidos ou fora de especificação e moldá-los em produtos com requisitos de desempenho menos rigorosos. Existem numerosos processadores de sucata de fibra, e várias entidades de "reaproveitamento" para pré-impregnado, como o CRTC.

Nível 2 é pegar compósitos curados, bem como sucata de fibra e pré-impregnado não curado, triturá-los e combiná-los com resinas adicionais para ligar tudo em vários painéis e produtos substituindo metal, madeira e concreto. Matéria-prima pode incluir pás de turbinas eólicas fim de vida, barcos, peças de avião e componentes automotivos, e pode ser fibra de vidro, fibra de carbono ou núcleo de espuma. Global Fiberglass Solutions Inc. (Bothell, WA, EUA) e GreenTex Solutions LLC (Charleston, SC, EUA) são duas empresas neste nível.

No Nível 3, fibras são recuperadas de formas de produto intermediário como pré-impregnados termofixos e termoplásticos não curados, resultando em fibras com propriedades essencialmente equivalentes às fibras originais, embora principalmente em forma descontínua de "flocos" ou pelletizada, ou em formato não tecido. ELG e Carbon Conversions (ambas usando pirólise) e Vartega (usando solvólise) oferecem fibras de carbono neste nível.

Recuperação de fibras no Nível 4 (sucata de compósito curado e peças rejeitadas) e Nível 5 (peças fim de vida) é o "santo graal" da reciclagem de compósitos. Tecnologias disponíveis incluem pirólise de alta temperatura (ELG e Carbon Conversions), quebra de polímero químico úmido (Adherent Technologies, Albuquerque, NM, EUA) e um método pirolítico duplo de produção de energia/recuperação de fibra desenvolvido pela CHZ Technologies (Auburn, AL, EUA). A escala econômica dessas tecnologias será essencial para alcançar sucesso a longo prazo.

Dadas as opções disponíveis, fabricantes de compósitos precisam considerar incluir 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 maturidade. Em dezembro, a Boeing anunciou um acordo de cinco anos com a ELG para enviar seu resíduo de compósito, curado (Nível 4) e não curado (Nível 3), de 11 locais de manufatura para a ELG para recuperação de fibra de carbono. É um começo, e é hora de outros fabricantes seguirem o exemplo. Sem desculpas permitidas.