PFINZTAL, Allemagne - Le plastique renforcé de fibres de carbone demeurant un composant majeur de l'avion, il renforce la nécessité d'un concept de recyclage durable. Les ingénieurs de l'Institut Fraunhofer de technologie chimique (TIC) ont récemment mis au point un processus permettant de convertir la fibre de carbone recyclée en matériaux de batterie et de pile à combustible.
Elisa Seiler, ingénieure en TIC, a déclaré: "Aujourd'hui, les avions gros porteurs sont composés à plus de 50% de plastique renforcé de fibres de carbone (PRFC)." La quantité de matériaux recyclés en PRFC est énorme. Par exemple, Airbus 350 a un poids total de plus de 65 tonnes. De plus, d'autres quantités de déchets associées sont générées pendant le processus de production. ""
Seiler et ses collègues ont participé au projet Graphit 2.0, qui a développé un processus de récupération des matériaux de batterie et de pile à combustible à partir de fibre de carbone recyclée. Ils ont récemment produit un prototype de plaque bipolaire.
L'objectif du projet Graphit 2.0 est de développer un processus permettant d'utiliser la fibre de carbone recyclée comme graphite secondaire pour des dispositifs de stockage d'énergie de grande valeur tels que des batteries à flux redox.
Dans la première partie du projet, les ingénieurs ont mis au point un procédé permettant d’obtenir des matières premières secondaires à partir de fibres de carbone par traitement mécanique et thermique. Ce matériau secondaire est utilisé comme substitut du graphite. Dans la deuxième partie du projet, le graphite secondaire a été testé dans une plaque bipolaire pour une batterie à flux redox.
Seiler a déclaré: "L'entraînement électrique est maintenant un sujet sérieux dans l'industrie de l'aviation." «Les fabricants peuvent directement recycler les valeurs enregistrées en déplaçant les matériaux d’une application à l’autre.
Seyle a souligné: "La fibre de carbone est conductrice de l'électricité et peut remplacer le graphite naturel. Le graphite naturel est également composé de carbone." «[Cette] matière première vitale pour les ressources doit actuellement être importée de Chine à un coût élevé. Le recyclage du PRFC peut également être utilisé dans les applications de fabrication additive.
Les constructeurs d'aéronefs doivent se conformer aux exigences de l'UE en vigueur depuis 2015 - ils exigent que 85% du poids moyen des voitures d'occasion soient recyclés. Dans certains pays, tels que l'Allemagne, le PRFC est interdit aux sites d'enfouissement et les usines d'incinération des déchets peuvent refuser d'accepter de tels matériaux.
Seiler et ses collègues ont développé un moyen de récupérer la fibre de carbone à partir d'une matrice plastique. Ils utilisent le rayonnement micro-ondes pour brûler une matrice plastique autour des fibres. La combustion doit être effectuée dans des conditions anaérobies afin que les fibres ne brûlent pas à des températures allant jusqu'à 900 ° C.
Seiler a déclaré: "Ceci s'appelle la décomposition de pyrolyse." «L’avantage du rayonnement micro-ondes est l’efficacité énergétique. Tout le four n’a plus besoin d’être chauffé, il suffit de chauffer les composants eux-mêmes.
«Nos ingénieurs en polymères incorporent des fibres recyclées dans des matériaux thermoplastiques», explique Seiler. Ce composite a des propriétés similaires au graphite et convient à la production de plaques bipolaires.
Seiler affirme: "Nos prototypes ont réussi tous les tests de conductivité, de densité et de résistance à la corrosion." «Nous avons prouvé qu'il était généralement possible d'utiliser des fibres de PRFC recyclées pour produire des plaques bipolaires pour batteries et piles à combustible. Cela montre que le recyclage est une approche holistique.
Seiler a déclaré: "L'étape suivante consiste à décrire les caractéristiques des plaques bipolaires dans le réseau de cellules de batterie et à étudier l'évaluation du cycle de vie." "Ensuite, nous voulons ajuster la technologie afin de pouvoir fabriquer des plaques bipolaires avec la série de PRFC recyclé."
