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Fibras de carbono a partir de precursores ecológicos y procesos optimizados

Los materiales inteligentes dependen de componentes compuestos para ofrecer las diversas propiedades deseadas; sin embargo, de alguna manera, los procesos de fabricación actuales no se han desarrollado desde finales de los años sesenta del siglo pasado. El proyecto FIBRALSPEC ha procurado actualizar esos procesos acometiendo las cuestiones relacionadas con la sostenibilidad y, al mismo tiempo, mejorando los resultados.

© fabiodevilla, Shutterstock

El diseño de estructuras compuestas, y en particular las que utilizan fibras de carbono, ha permitido a los ingenieros sobrepasar los límites de la producción hacia materiales con unas propiedades muy mejoradas y a menor coste. Aun así, tras más de cinco décadas de investigación y el establecimiento de una industria en expansión que fabrica muchas aplicaciones, se necesitan nuevos precursores ecológicos (las materias primas que se utilizan para fabricar las fibras) que puedan constituir una alternativa al estándar actual de la industria: el petróleo.

El proyecto FIBRALSPEC, financiado con fondos europeos, ha conseguido mejorar la producción de fibras de carbono a partir de recursos renovables, por ejemplo, la lignina, un polímero orgánico. El proyecto ha conseguido utilizar la tecnología de compuestos reforzados para crear distintas aplicaciones, por ejemplo, los supercondensadores flexibles y los refugios de emergencia seguros de despliegue rápido (RDSES, por sus siglas en inglés). FIBRALSPEC ha conseguido desarrollar líneas de producción, así como un prototipo de centrifugadora mecánico-electrónica operativa para producir nanofibras, lo que anuncia una nueva generación de materiales excepcionales.

Fibras de carbono con propiedades mejoradas

Los materiales compuestos de fibra de carbono (FC) están cada vez más integrados en nuestra vida cotidiana. Estos compuestos son esenciales para generar materiales y estructuras inteligentes. Entre sus propiedades se encuentran su peso ligero, gran resistencia y poca rigidez, que hacen que estos materiales resulten atractivos para una gran variedad de sectores industriales, como el transporte, la electrónica y la construcción. Esta combinación de propiedades tan demandadas permite desarrollar soluciones de ingeniería para algunos de los problemas más complejos de la ciencia y la tecnología de los materiales.

Sin embargo, como señala el coordinador del proyecto FIBRALSPEC, el profesor Costas Charitidis: «Aunque la producción a escala industrial de las FC comenzó a finales de los años sesenta del siglo pasado, las dificultades permanentes de su fabricación siguen brindando muchas posibilidades de mejora».

El equipo FIBRALSPEC ha conseguido aplicar sus técnicas de producción a la fabricación de compuestos tradicionales, por ejemplo, en la producción de fibra de vidrio para refugios de emergencia seguros de despliegue rápido (RDSES-FG, por sus siglas en inglés). Esto ha dado lugar a la reducción de la masa unitaria de los refugios y, al mismo tiempo, al aumento de su rigidez estructural, durabilidad y facilidad de uso por parte de los usuarios. Asimismo, se han producido precursores ecológicos de las fibras de carbono a partir de la lignina y se ha optimizado el proceso de estabilización-oxidación. En lo que respecta al aumento de procesos respetuosos con el medio ambiente, se han desarrollado nuevas técnicas para generar productos relevantes desde el punto de vista comercial que se puedan fabricar a partir de residuos de fibras de carbono.

Fundamentalmente, el proyecto ha aplicado el análisis del ciclo de vida para cuantificar las credenciales ecológicas de las estrategias de reutilización y reciclado desde el principio del proceso, con desarrollo de precursores, hasta la producción de los residuos de fibra de carbono.

Ampliación del suministro y la disponibilidad de las FC en el futuro

Uno de los objetivos de FIBRALSPEC era ayudar a las industrias europeas a volverse más independientes de la cadena de suministro actual, que las hace dependientes de fibras de carbono y precursores importados. Con ese propósito, el proyecto se ha centrado parcialmente en el desarrollo de la tecnología de supercondensadores —que se utiliza en muchas aplicaciones—, ya que presenta un enorme potencial económico para Europa con oportunidades comerciales en muchos sectores industriales.

Según resume el profesor Charitidis: «Nuestro proyecto se propuso ayudar a llevar a Europa hacia el liderazgo industrial y la competitividad en sectores estratégicos como el transporte, la electrónica, la industria aeroespacial, la construcción, la energía y el ocio».

El equipo tiene previsto aprovechar los resultados del proyecto demostrando la viabilidad de llevar los procesos de FIBRALSPEC a niveles industriales. Unas colaboraciones industriales específicas permitirán el intercambio de conocimientos necesario para convertir la producción a escala de laboratorio en procesos rentables a gran escala. DE EN FR IT PL Temas Scientific Research Palabras clave FIBRALSPEC, fibra de carbono, compuesto, material, polímero, precursores, ingeniería, supercondensador, cadena de suministro, ligero, durabilidad

» Reference: Project ID: 604248 Financiado con arreglo a: FP7-NMP País: Grecia

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This project has received funding from the European Union Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement n° [310187].