Investigadores de la Universidad del Sur de California (USC) desarrollaron un innovador proceso para reciclar materiales compuestos utilizados en sectores industriales como el transporte y la energía. Este método pionero, recientemente publicado en el Journal of American Chemical Society, aborda un desafío ambiental creciente al recuperar componentes de alto valor como la fibra de carbono y el polímero en materiales de uso común, como los paneles de automóviles y vehículos ferroviarios ligeros.
Impacto ambiental de los materiales compuestos
Los materiales compuestos de fibra de carbono, si bien son fundamentales para la producción de vehículos eficientes en consumo energético, representan un reto ambiental significativo. Según Travis Williams, profesor de química de la USC, estos materiales terminan comúnmente en vertederos al carecer de métodos prácticos de reciclaje.
Hasta ahora, la única técnica disponible consistía en incinerar la matriz de polímero, un proceso que apenas recupera las fibras de carbono y sacrifica materiales de gran valor diseñado, como lo explica Steven Nutt, profesor de ingeniería química de la USC Viterbi.
Materiales reciclados y aplicaciones industriales
El proceso desarrollado permite recuperar tanto la fibra de carbono como la matriz polimérica que la une, ambos componentes clave de los polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP). Estos materiales, presentes en bicicletas, autos y prótesis, destacan por su ligereza y alta resistencia, y su demanda continúa en aumento.
Sin embargo, como señala Williams, los CFRP presentan dificultades para ser reciclados al final de su vida útil, lo que refuerza la importancia de este nuevo método que preserva la integridad de sus componentes para su reutilización.
Colaboración multidisciplinaria
Este avance fue posible gracias a la colaboración de expertos de distintas áreas y universidades. Además de Williams y Nutt, el equipo incluye a Clay CC Wang, de la Escuela de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas Alfred E. Mann de la USC, y a Berl Oakley de la Universidad de Kansas. La investigación recibió apoyo financiero de instituciones como la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) y el Instituto Nacional de Salud (NIH), lo que refleja la importancia del proyecto a nivel nacional en Estados Unidos.
Uso de biotecnología y hongos
Un aspecto innovador del proceso es la incorporación de la biotecnología. El equipo utiliza una cepa modificada del hongo Aspergillus nidulans, desarrollado en el laboratorio de Oakley, para descomponer la matriz polimérica y producir ácido benzoico, que luego sirve como nutriente para el hongo.
Según Wang, este proceso genera un compuesto químico de alto valor llamado OTA, el cual puede tener aplicaciones en el desarrollo de antibióticos y antiinflamatorios, ofreciendo un ejemplo del potencial de la biotecnología para transformar residuos en productos útiles.
Impacto y proyecciones futuras
Las proyecciones indican que para 2030, entre 6 mil y 8 mil aviones comerciales que contienen materiales compuestos alcanzarán el final de su vida útil, y que en 2050 las turbinas eólicas generarán 483 mil toneladas de residuos de compuestos. El método de reciclaje propuesto por el equipo de la USC podría ofrecer una solución sostenible para mitigar estos residuos, con una tasa de recuperación del 97 % de la resistencia original de las fibras de carbono.
“Nuestro método puede crear nuevas cadenas de valor en la fabricación y reciclaje de productos químicos, reduciendo significativamente el impacto ambiental de los materiales compuestos”, afirmó Williams a Environmental News Network. Este avance llega en un momento clave para la industria, ofreciendo un camino viable para el reciclaje y la sostenibilidad de materiales cuya demanda sigue en ascenso en los sectores de la automoción, la aviación y la energía.
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