Perché un riciclatore di metalli dovrebbe entrare nel mercato RCF? “Hanno visto sempre più metalli contaminati dalla fibra di carbonio e un’opportunità di catturare un alto valore dai rifiuti aerospaziali”, spiega Edge di ELG Carbon Fibre. “Elaboriamo 2.000 tonnellate metriche di rifiuti e generiamo 1.000 tonnellate metriche di CF rigenerato all’anno utilizzando un processo di pirolisi brevettato e un forno a nastro lungo 21 m.”

ELG CF seleziona i rifiuti e li tritura. “Usiamo poi un sistema automatizzato per richiamare un volume selezionato di rifiuti da uno dei quattro bunker di stoccaggio”, spiega Edge, “che viene poi trasportato alla fornace”. Le fibre vengono poi lavorate per produrre prodotti in fibra tritata, macinata o pellettizzata, e un tappetino agugliato è in fase di sviluppo. ELG CF sta lavorando con 10-20 fornitori del settore LFT e offre un pellet standard del diametro di 6 mm/0,24 pollici che utilizza fibre lunghe da 6 mm a 10 mm (approssimativamente da 0,2 pollici a 0,4 pollici) (vedi Fig. 2). L’azienda dice che può personalizzare le formulazioni, come un legante compatibile con il PEEK rispetto al sistema standard per le termoplastiche di nylon (poliammide o PA) e polipropilene (PP). “C’è una grande spinta per le parti iniettate con fibre lunghe”, osserva Edge, “e il CF ha un vantaggio reale rispetto ai riempitivi di talco e silice. Siamo ben adattati a quello sbocco e solo recentemente abbiamo iniziato a guardare l’opportunità nei composti termoindurenti.”

Fondata nel 2005, Materials Innovation Technologies LLC (MIT LLC, Fletcher, N.C.) ha iniziato a recuperare la fibra di carbonio nel 2009 e ha aperto il suo impianto di riciclaggio commerciale di Lake City, S.C., MIT-RCF, grazie agli investimenti azionari di South Carolina Research Authority (SCRA, Columbia, S.C.) e Toyota Tsusho America (Maryville, Tenn.). Rinominata Carbon Conversions Inc. nel 2015, l’azienda elabora flussi provenienti da più fonti: scarti secchi da produttori di fibre, trecciaioli e tessitori; preimpregnati non polimerizzati da prepregatori, Tier 1 e OEM; e parti completamente polimerizzate. La selezione è una priorità. “I clienti vogliono un input definito per le preforme o i rotoli che useranno”, spiega il presidente e COO di Carbon Conversions Mark Mauhar. “C’è un tipo di parte e un tipo di fibra per lotto. Dopo la pirolisi, Carbon Conversions vende direttamente la RCF tritata risultante o la converte in pellet LFT o in rotoli di mat di fibra tritata. I pesi delle stuoie vanno da 50 a 1.000 g/m2 (da 1,5 a 29,5 oz/yd2), e in larghezze fino a 49 pollici/1,2m. I prodotti a valore aggiunto includono miscele di carbonio tagliato e fibre termoplastiche – ad esempio, 60% di solfuro di polifenilene (PPS)/40% CF – prodotte dal processo proprietario Co-DEP dell’azienda (vedi Fig. 4). Carbon Conversions produce anche preforme a forma di rete grandi fino a 1,8 m per 1,8 m/5,9 ft per 5,9 ft, utilizzando il suo processo brevettato di formazione di slurry 3-DEP, che offre un’elevata uniformità (deviazione standard del peso areale dell’1-3%) e tempi di ciclo da uno a due minuti, indipendentemente dalle dimensioni. Mauhar riassume: “Abbiamo processi molto flessibili che possono adattare i materiali e produrre spessore e peso uniformi con una bassa variazione delle proprietà.”

Infatti, l’azienda ha più parti automobilistiche sul percorso di adozione e sta lavorando per convalidare nuovi processi ad alta velocità per trasformare i suoi prodotti RCF in parti automobilistiche convenienti. Il piano di crescita di Carbon Conversions è quello di espandere le strutture una volta che il mercato si sarà ripreso. Secondo Mauhar, “Dobbiamo raggiungere da 3 a 5 milioni di libbre/anno di fibra rigenerata venduta prima di espandere la capacità.”

Il gruppo di servizi ambientali e di smaltimento Karl Meyer AG ha iniziato a lavorare sul riciclaggio con CFK Valley e.V. (Stade, Germania) nel 2005, creando un impianto RCF su scala industriale chiamato CFK Valley Recycling, nel 2007. Nel 2010, l’azienda si è trasferita a Wischhafen, in Germania. Oggi, il suo impianto può produrre fino a 1.000 tonnellate metriche (più di 2,2 milioni di libbre) di RCF all’anno e ha contratti di smaltimento a lungo termine con la compagnia aerea Airbus (Tolosa, Francia), le case automobilistiche Bugatti (Molsheim, Francia) e BMW (Monaco, Germania) e altri leader del mercato CFRP, per garantire la sua fornitura di materie prime. Ha anche fondato la carboNXT GmbH come distributore per i suoi prodotti RCF tagliati e macinati.

CFK Valley Recycling vede la preparazione della fibra per il riutilizzo da parte del cliente come un importante valore aggiunto nella missione del riciclatore (vedi Fig. 5). L’obiettivo è l’adesione della fibra alla matrice. “Abbiamo modificato il nostro processo in modo da non avere problemi di adesione, in risposta alla domanda del mercato”, spiega Rademacker di CFK. “Per i termoindurenti, possiamo riapplicare l’appretto e per i termoplastici possiamo aggiungere un legante specifico per massimizzare l’adesione della matrice”. Anche la lunghezza delle fibre può essere personalizzata, per esempio, per soddisfare le esigenze di compounding. Questi variano in larghezza da 1.100 a 1.300 mm (da 43 a 51 pollici) con pesi da 10 g/m2 (0,3 oz/yd2), usando un processo di wet-lay, a 600 g/m2 (18 oz/yd2) usando un metodo air-lay.

Da tirare a spingere

Si è passati a consegnare quantità commerciali di RCF a misura di cliente, i principali attori sono più solidi, ma la strada da percorrere non è ancora diritta e liscia. Quattro anni fa, la grande preoccupazione dei riciclatori era la sicurezza del loro approvvigionamento di materie prime (vedi “Per saperne di più”). Ma Mauhar di Carbon Conversions dice che non è più così: “I produttori di aeromobili stanno generando così tanti rifiuti mentre aumentano i tassi di produzione che il volume dei rottami è in anticipo rispetto al mercato dei prodotti recuperati”. E non c’è dubbio che ci sarà un’offerta sufficiente di materie prime EOL: 35 milioni di veicoli entrano nell’infrastruttura di riciclaggio ogni anno – 13 milioni in Nord America e 11 milioni in Europa occidentale. Inoltre, i primi aerei costruiti con componenti in CFRP raggiungeranno probabilmente l’EOL entro i prossimi 10 anni, e più di 12.000 aerei saranno ritirati in tutto il mondo nei prossimi due decenni, proprio prima che i primi Boeing 787 e Airbus A350 XWB caricati con CFRP siano pronti per andare in pensione.

Per gli specialisti del recupero delle fibre, quindi, la preoccupazione attuale è rivendere ciò che sono già in grado di trattare. Le stime attuali della capacità combinata di RCF vanno da 3.500 a 5.000 tonnellate metriche (>da 7,5 a 11 milioni di libbre) all’anno.

Il più grande potenziale di vendita risiede nelle applicazioni automobilistiche ad alto volume. Mauhar crede che il riutilizzo di RCF potrebbe essere accelerato se i generatori di rifiuti, i riciclatori e gli utenti del settore automobilistico lavorassero insieme per completare lo sviluppo richiesto. Anche se alcuni produttori di fibre e tessuti (vedi “Carbon fiber recycling update: The supply side” alla fine di questo articolo o clicca sul suo titolo sotto “Editor’s Picks”) e alcuni OEM stanno riciclando i propri rifiuti – in particolare, BMW – pochi attori all’interno della catena di fornitura CFRP si sono impegnati a utilizzare RCF prodotto da riciclatori commerciali.