En aprofitar tecnologies avançades de plasma i microones, el projecte CARBOWAVE té com a objectiu revolucionar la producció de fibra de carboni i contribuir als objectius de sostenibilitat i seguretat energètica d'Europa
Els professors de la Universitat de València Mario Culebras, Rafael Muñoz-Espí i Clara Maria Gómez participen en un projecte europeu que investiga mecanismes que reduïsquen l'ús d'energia per a la indústria de la fibra de carboni en una alternativa més neta. En aprofitar tecnologies avançades de plasma i microones, el projecte CARBOWAVE té com a objectiu revolucionar la producció de fibra de carboni i contribuir als objectius de sostenibilitat i seguretat energètica d'Europa.
Els tres professors formen part del grup d'investigació de Macromolècules i Col·loides per a Materials Sostenibles (MacroCoSM) de la Universitat de València i són part clau del projecte europeu CARBOWAVE, un ambiciós projecte coordinat pel professor Maurice Collins i la doctora Anne McLoughlin de la Universitat de Limerick, que promet transformar la indústria de la fibra de carboni, una de les més intensives en consum d'energia, mitjançant la implementació de tecnologies de calfament alternatives d'avantguarda. El projecte introdueix mètodes innovadors de calfament per plasma i microones per a substituir els processos convencionals, reduint significativament el consum energètic, les emissions de carboni i els costos de producció.
La dependència d'Europa de processos intensius en energia ha sigut durant molt de temps un obstacle per a aconseguir la sostenibilitat, especialment en indústries que utilitzen processos que requereixen altes temperatures. CARBOWAVE aborda aquest desafiament a través d'una nova tecnologia de calfament per microones induït per susceptors (SIMW) i estabilització per plasma atmosfèric. Aquests avanços permetran una conversió més eficient de poliacrilonitril (PA) a fibra de carboni (CF), un material estratègic vital per a la seguretat energètica futura d'Europa.
El projecte CARBOWAVE reuneix institucions d'investigació líders i socis industrials de tota Europa per a impulsar aquest canvi transformador.
El consorci de CARBOWAVE està format per universitats d'Irlanda, Alemanya, França, Itàlia i en el cas d'Espanya per l'equip d'investigació de la Universitat de València que pertany a l'Institut de Ciència dels Materials (ICMUV) i al Departament de Química Física.
Calfament per microones
El projecte CARBOWAVE es basa en una tecnologia de calfament per microones induït per susceptors que utilitza nanoestructures autoensamblades pel mètode capa a capa desenvolupades inicialment en la Universitat de Limerick pels investigadors Maurice Collins i Mario Culebras Rubio (ara investigador responsable per part de la Universitat de València) durant la seua etapa de postdoctoral en la Universitat de Limerick. Els primers resultats van ser publicats l'any passat en la revista Advanced Composites and Hybrid Materials (una revista d'alt prestigi) (enllaç a la publicació https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-024-00853-2). A més, aquests resultats ja han sigut patentats.
Els polímers reforçats amb fibra de carboni (CFRPs), derivats de la fibra de carboni, són fonamentals en sectors com l'energia eòlica, la construcció i el transport. Les capacitats d'alleugeriment dels CFRPs milloren l'eficiència de les turbines eòliques, donen suport a la descarbonització en la construcció i augmenten l'eficiència de combustible en el transport, especialment en vehicles elèctrics (VE). No obstant això, la producció actual de fibra de carboni és altament intensiva en energia, consumint entre 100 i 900 MJ per quilogram produït, i depén en gran mesura de l'electricitat i el gas natural.
Reduir el consum en un 70%
Les solucions de CARBOWAVE busquen reduir aquest consum energètic en més del 70%, mantenint al mateix temps el rendiment del material. El mercat europeu de materials avançats de carboni, que domina el 37% del mercat global i es projecta que cresca a una taxa anual composta (CAGR) del 5,8%, aconseguint els 7.900 milions de dòlars per a 2027, es beneficiarà directament d'aquesta iniciativa innovadora.
Les innovacions de CARBOWAVE prometen desbloquejar un ús industrial més ampli de la fibra de carboni en reduir dràsticament els seus costos de producció i el seu impacte ambiental. El projecte CARBOWAVE representa un pas important cap a la descarbonització de les indústries intensives en energia d'Europa. En integrar tecnologies de calfament per plasma i microones, el projecte no sols aborda desafiaments immediats com el consum d'energia i les emissions, sinó que també aplana el camí per a un creixement industrial sostenible.
CARBOWAVE és una iniciativa finançada per la Comissió Europea (número de projecte 101192581), dissenyada per a desenvolupar i implementar fonts de calfament alternatives per a indústries intensives en energia (HORIZON-CL5-2024-D4-01).
Stróżyk, M. A., Muddasar, M., Conroy, T. J., Hermansson, F., Janssen, M., Svanström, M., Frank, E., Culebras, M., & Collins, M. N. (2024). Decreasing the environmental impact of carbon fibre production via microwave carbonisation enabled by self-assembled nanostructured coatings. Advanced Composites and Hybrid Materials, 7, Article 39. https://doi.org/10.1007/s42114-024-00853-2
--