Uno studio accademico di ricercatori della United Arab Emirates University sulle tecniche di recupero dei polimeri rinforzati con fibra di carbonio attesta che questi compositi possono essere facilmente riciclati con metodi di stampa 3D. Il processo porta alla produzione di nuovi articoli commerciali dalle proprietà fisico-chimiche, termiche e meccaniche migliorate.
Nel procedimento sono però ancora da ridurre le difficoltà di riscaldamento, modellatura e ri-reticolazione di questi polimeri. Occorre di conseguenza finanziare la ricerca che si sta concentrando nel potenziare la riciclabilità dei polimeri rinforzati con fibra di carbonio.
I rifiuti di massa in plastica
La domanda di questi composti aumenterà ancora nei prossimi decenni. Dagli anni ’60, la produzione di polimeri rinforzati con fibra di carbonio è aumentata esponenzialmente, per la loro versatilità per industrie come:
- l’aviazione
- i trasporti
- l’edilizia
- la biomedicina
e per la loro attrattiva commerciale.
Parallelamente sta crescendo da allora la quantità di rifiuti industriali di plastica nocivi per il pianeta. La produzione di massa di materiali polimerici degli ultimi decenni è utile per la loro resistenza e varietà richiesta dai mercati. Ma comporta enormi costi ambientali per fattori negativi concomitanti quali:
- la non biodegradabilità di questi compositi
- il loro grande accumulo
- la derivazione da essi di altri sottoprodotti tossici.
La ricerca, pubblicata a maggio su Polymers, indaga il riutilizzo di questi compositi attraverso l’uso di due diversi scarti:
- l’acido polilattico (PLA) cioè il polimero dell’acido lattico
- i residui di fibra di carbonio.
Test sui polimeri biodegradabili PLA
Il PLA ampiamente utilizzato nell’industria automobilistica, della stampa in 3D e dell’imballaggio è un biopolimero interessante per recuperare compositi polimeri, perché dotato di biodegradabilità e proprietà bioattive. La sua mancanza di stabilità termica ne limita tuttavia le applicazioni. Nello studio si valutano quindi, attraverso test, i rinforzi da rifiuti di carbonio per rimodellare i compositi in PLA con diverse percentuali di additivo.
Gli impatti sulle prestazioni dei materiali sono risultati diversi a seconda della percentuale e del tipo di riempitivo utilizzato: un composito in fibra di carbonio al 20% possiede, per esempio, un’elasticità più elevata rispetto a un pannello prepeg in fibra di carbonio al 20%. Anche la resistenza allo snervamento è più alta nei compositi in fibra di carbonio al 20%. In generale, la fibra di carbonio migliora la resistenza massima del composito in PLA, sebbene lo renda meno duttile.
Complessivamente l’uso di PLA riciclato abbinato a riempitivi in fibra di carbonio offre vantaggi nella produzione in termini di costi, efficienza del processo, riciclaggio dei flussi di rifiuti. I compositi analizzati alla United Arab Emirates University possono essere presi in considerazione per fabbricare vari articoli commerciali, utilizzando diversi rapporti di miscelazione in funzione delle proprietà desiderate.
Le ricerche sul riciclo dei polimeri
Negli ultimi anni sono stati creati diversi composti da PLA e materiali di riempimento come fibra di carbonio, nanotubi di carbonio e vari nanomateriali organici e inorganici, proprio per migliorare le proprietà meccaniche e termiche del biopolimero. Compositi da fibre naturali e biopolimeri come il PLA offrono in aggiunta vantaggi come la biodegradabilità per un’ampia gamma di usi commerciali.
La riciclabilità è un obiettivo chiave per rendere i polimeri ecocompatibili. I dati accademici avvalorano che è possibile, oltre che necessario, un nuovo approccio al riciclaggio dei grandi flussi di rifiuti di plastica e in fibra di carbonio da numerose industrie.
