Trenes y aviones reciclables: este nuevo material podría hacerlo realidad

Un nuevo material desarrollado por Empa, el Laboratorio Federal Suizo de Ciencia y Tecnología de Materiales, podría resolver uno de los mayores obstáculos de los compuestos ligeros reforzados con fibra: qué hacer con ellos cuando llegan al final de su vida útil. Se trata de una resina epoxi reciclable e ignífuga que combina resistencia mecánica, bajo peso y seguridad contra incendios, propiedades esenciales para el interior de aviones y trenes.

El sistema fue desarrollado en conjunto con Elantas, empresa del grupo químico alemán ALTANA, a través de un proyecto respaldado por Innosuisse, la agencia suiza de fomento a la innovación.

El problema de los compuestos epoxi convencionales

Los materiales analizados por los investigadores forman parte de una estructura multicapa, conocida como “sándwich”, utilizada en pisos de cabinas de aviones y trenes. Esta estructura combina un núcleo de panal de aramida con capas tejidas de fibra de vidrio o carbono, unidas mediante resina epoxi.

Esa combinación ofrece un equilibrio útil entre resistencia y peso, pero genera un inconveniente serio al final de la vida del componente. A diferencia de los termoplásticos, la resina epoxi curada no puede fundirse ni remodelarse de manera convencional, y tampoco resulta sencillo separar químicamente sus componentes. Como consecuencia, este tipo de materiales suele terminar incinerado o en vertederos.

Un aditivo que permite remodelar la resina

Para revertir esa limitación, los investigadores de Empa crearon un aditivo con fósforo que modifica el comportamiento del epoxi. Incorporado durante la fabricación de la resina, el aditivo aporta propiedades ignífugas al tiempo que permite ablandar y remodelar el epoxi curado bajo condiciones específicas. Esto habilita lo que se conoce como reciclaje termomecánico.

El material resultante conserva prácticamente las mismas propiedades mecánicas ventajosas del epoxi convencional, además de cumplir con los requisitos de seguridad contra incendios exigidos en el sector, según explicó el investigador Sabyasachi Gaan.

“Cuando se hace que un material sea ignífugo, siempre se terminan alterando también sus otras propiedades”, señaló Gaan en el comunicado de Empa.

Separación de sus componentes originales

Los investigadores y Elantas avanzaron un paso más allá de la simple remodelación de la resina: desarrollaron un proceso para recuperar por separado los distintos componentes del compuesto. Con un solvente adecuado y la aplicación de calor, la estructura puede descomponerse en sus elementos individuales, entre ellos el panal de aramida y las capas de fibra tejida.

Ese proceso podría resultar especialmente valioso porque materiales como el panal de aramida y la fibra de carbono tienen un costo relativamente alto. Recuperarlos, en lugar de desecharlos, tendría beneficios tanto ambientales como económicos. Según Empa, la propia resina epoxi también podría recuperarse a partir de la solución empleada, aunque ese aspecto será objeto de investigaciones futuras.

Para el interior de los aviones, esta combinación de propiedades resulta particularmente relevante. Los materiales usados en cabinas deben cumplir con exigencias estrictas de seguridad contra incendios mientras aportan el menor peso posible. Sumar la capacidad de reciclaje sin comprometer esas propiedades había sido, hasta ahora, un desafío persistente en el desarrollo de materiales.

El próximo desafío: escalar producción y ampliar aplicaciones

El proyecto demostró hasta el momento el potencial de la tecnología a nivel de aplicación industrial. El siguiente paso consiste en escalar tanto la producción del material como los procesos de reciclaje asociados. Los investigadores también evalúan si esta resina epoxi ignífuga y reciclable podría aplicarse fuera del sector del transporte, en áreas como energía y construcción.

Si el sistema logra escalarse con éxito, su relevancia podría trascender la posibilidad de reciclar componentes individuales de aviones o trenes. Los compuestos reforzados con fibra resultan atractivos precisamente porque combinan alto rendimiento con bajo peso, pero su construcción compleja ha dificultado históricamente su recuperación al final de su vida útil.

Un sistema de materiales que preserve esas ventajas de rendimiento y, a la vez, permita separar sus componentes podría hacer que los compuestos ligeros sean considerablemente más sostenibles.