@javiergarciamar de #RiveTechnology: El coche del futuro, ¿ligero, seguro, reciclable?

Interfaces de carbono nanoestructurado han sido destacadas en el Foro Económico Mundial de Consejo de la Agenda Global sobre Tecnologías Emergentes  “como una nueva tecnología prometedora”. ¿Qué son?

Las FIBRAS DE CARBONO no son nada nuevo. Tenemos este tipo de materiales compuestos en todas partes - en aviones y armamento militar. Por ejemplo, el Airbus A350 XWB está construido en más del 50% de polímero reforzado con fibra de carbono. Lo que es realmente interesante de esta tecnología son dos aspectos:

  • En primer lugar, la fibra es cada vez más barata y estamos aprendiendo cómo integrar mejor las fibras de carbono en una resina, que producirá el polímero que crea la matriz para ser capaz de dar forma a lo que queramos. Eso es sumamente importante, ya que le permite crear un tejido, una tela, de sus fibras. Este tejido está incrustado en una resina que es un líquido, que es muy fácil de moldear en cualquier tipo de forma. Desde el punto de vista de la fabricación, esto es muy fácil. El principal problema era el costo, hasta hace muy poco, pero va descendiendo
  • El segundo avance más importante que estamos destacando en la lista de este año es la posibilidad de crear sitios de anclaje para el polímero en la superficie de la fibra de carbono. Por ingeniería, tales "puntos de liberación" escindibles en el material, es más fácil para desacoplar el polímero y la fibra para su reciclaje. La dificultad de reciclar estos materiales fue uno de los principales obstáculos para esta tecnología, por lo que este es un avance significativo.

¿A qué tipo de aplicaciones se puede enfocarse esta tecnología?

El transporte es la principal esperanza por dos razones: coches más ligeros, que permitirá ahorrar energía; y materiales con mejores propiedades mecánicas, lo que mejorará la seguridad. Estos materiales no son más fuertes porque sean más duros, sino porque pueden absorber el impacto. Ese es exactamente el tipo de protección que queremos conseguir cuando se está conduciendo. Queremos materiales más flexibles que puedan absorber el impacto, como en un chaleco a prueba de balas.

Los coches de hoy tienen un montón de espacios vacíos para que sean más ligeros, pero eso no es muy bueno para la seguridad. Estos polímeros que contienen fibras de carbono se pueden incorporar en todos los espacios vacíos dentro del coche para mayor protección. En el futuro, pueden sustituir totalmente las piezas de la carrocería del coche, como ya ocurre en los coches de carreras de automóviles de gama alta, haciéndolos más ligeros (y por lo tanto más eficiente de combustible) y equipado para absorber impactos.

¿Cuál es la función de las fibras de carbono en estos nuevos materiales compuestos?

La idea es impedir la formación de grietas y propagación. Imagina que tienes un pedazo de plástico. Lo puedes romper muy fácilmente, pero si tienes tiene una red de fibras en su interior, será muy difícil de romper, porque esa red de fibras crea una estructura dentro del plástico, lo que hará que sea casi imposible romper esa pieza. Esa es la idea que hay detrás de los escudos, por ejemplo, y los polímeros reforzados con fibra de carbono que ya se utilizan en equipos deportivos de alta gama, como los cuadros de bicicleta, raquetas y conchas de remo.

¿En qué fase de desarrollo se halla esta tecnología en este momento? ¿En cuánto tiempo estará en el mercado?

Es una pregunta complicada, porque la tecnología de polímero reforzado con fibra de carbono ya se encuentra en escala comercial, pero a un costo muy alto. Decidimos poner de relieve la nano-estructuración de las fibras de carbono como uno de los 10 mejores tecnologías emergentes por la incorporación de "puntos de liberación" escindibles en la superficie de carbono, lo que puede ayudar a separar el carbono de la fase de polímero, por lo que su reciclaje será posible y la reducción de su coste global muy significativa.

Por ejemplo, cuando su coche se encuentra en el final de su vida, lo llevamos al productor. Allí, el coche es separado en partes diferentes y muchos de ellos son reutilizados. Si los polímeros reforzados con fibra de carbono pueden también ser reutilizados, esto podría reducir su costo y crear una nueva industria para reciclar este tipo de coches. Potencialmente podría ser un negocio muy rentable y podría ayudar a reducir el costo de los automóviles, al tiempo que aumenta su seguridad y la eficiencia del combustible. Hay algunos experimentos a escala piloto, pero todavía no es en escala comercial. El Departamento de Energía de EE.UU. dice que la reducción de peso de un coche en sólo el 10% puede mejorar la eficiencia de combustible en un 6-8%, que es también un incentivo importante en un momento de aumento de los precios de los combustibles. Además, mucha gente va a estar dispuesta a pagar más por un coche más seguro.

¿De qué tiempo estamos hablando antes de que el costo se reduzca a un nivel razonable?

Hacer este tipo de predicción es siempre difícil, pero yo diría que la idea de los sitios de anclaje está listo para ser desarrollado de cinco a siete años. La química detrás de esta tecnología ha sido bien conocida durante mucho tiempo. No veo ningún obstáculo técnico importante allí. El principal reto es crear la industria del reciclado que permita precios competitivos y la producción a gran escala.

¿Pero, es como la pescadilla que se muerde la cola, porque se necesita la industria del reciclaje alrededor de ella para que sea viable, pero usted se necesita que estos productos estén en el mercado en un volumen suficiente para que la industria del reciclaje se desarrolle?

Ese ha sido el problema hasta ahora. La tecnología que se destacan este año hace que el reciclaje sea más fácil y debe catalizar la formulación de esta industria de reciclaje que no ha sido posible antes, ya que ha sido muy difícil separar el carbono del plástico. Hoy en día, cuando se desmantela un coche, avión o equipamiento deportivo muy caro que contiene compuestos a base de carbono, las piezas no son recicladas. No se reciclan porque no hay suficiente volumen y también porque no tenemos la tecnología adecuada. Puntos de liberación escindibles de ingeniería en el carbono deberían facilitar su reciclado y pueden crear la oportunidad de negocio para llenar ese vacío.

¿Es una oportunidad que los principales fabricantes de automóviles están dispuestos a asumir?

Lo que están buscando es oportunidades de nichos de mercado como el coche eléctrico, que todavía es caro, pero algunas personas están dispuestas a pagar por ello. Luego están los coches deportivos. Hay diferentes nichos de oportunidades para las personas que quieren, coches realmente rápidos, ligeros y que ahorren energía. La industria del automóvil es muy buena en la comercialización de diferentes tipos de coche para diferentes tipos de clientes. Compuestos a base de carbono permiten, coches de alta velocidad realmente ligeros con un diseño maravilloso. Debido a que las fibras de carbono están incrustadas en una resina moldeable que luego se endurece, puede dar forma a este tipo de compuestos como desee, lo que permite diseños complejos y realmente inusuales. En cuanto a la eficiencia del combustible, se ha prestado más atención a la del motor, produciendo una mejoría significativa. El uso de materiales más ligeros para la fabricación de automóviles abre nuevas oportunidades.

Uno de los problemas con los coches eléctricos hasta el momento ha sido que la batería no sea capaz de almacenar suficiente energía para conseguir suficiente alcance para el coche. El uso de materiales compuestos a base de carbono debe ayudar con esto, ya que produciría un coche más ligero y por lo que la batería tendría que almacenar menos energía, ¿no?

Por supuesto. Para las personas conscientes del medio ambiente, conseguir coches más ligeros tiene sentido. Los vehículos más ligeros no sólo requieren menos energía, sino que también permiten reducir el peso total del coche, lo cual es especialmente importante cuando se utilizan varias baterías. En la carrera por lograr baterías más pequeñas, más ligeras, lo que reduce el peso total del vehículo mediante el uso de materiales compuestos a base de carbono podría hacer una diferencia real.

¿Hay otras áreas de la industria, donde este tipo de tecnología será beneficiosa que tal vez no han sido capaces de adoptarlo antes?

Aviación y militar son mercados muy importantes para los materiales compuestos a base de carbono debido a la creciente necesidad de materiales con excelente relación resistencia / peso. Su apetito por este tipo de tecnología acaba de comenzar.

¿Estamos hablando de un par de décadas antes de que esta tecnología se convierta en la corriente principal?

Sí, pero yo veo una escala de tiempo más corto para aplicaciones de nicho. Los amantes de autos deportivos, personas que estarían dispuestas a pagar mucho dinero por el mejor tipo de automóviles, podrían ser los campeones que necesitamos para llevar a esta tecnología al siguiente nivel. Siempre están en busca de los nuevos materiales, lo último, la más nueva tecnología. O podría ser para las personas preocupadas por el medio ambiente y permitir que los coches eléctricos florezcan. Podría ser una combinación. No creo que vaya a incorporarse en el corto plazo. 

Lo importante es que ahora tenemos la tecnología que hace posible el reciclado del compuesto de carbono

 Publicado también en www.weforum.org