El proyecto Clean Sky ReINTEGRA está liderado por el Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN y cuenta con la participación de la empresa belga SONACA (Societé Nationale de Construction Aerospatiale SA) y del centro tecnológico CIDETEC, junto con dos asesores industriales (la empresa española AIR y la francesa CONSTELLIUM).
La recuperación de metales una vez finalizada la vida útil de las aeronaves es una estrategia clave para mejorar la eficiencia de recursos y la sostenibilidad económica y medioambiental del sector aeronáutico. Con el fin de avanzar en este camino, el proyecto europeo ReINTEGRA, financiado en el marco del programa de iniciativa público-privada Clean Sky 2, centra sus esfuerzos en el desarrollo de procesos de desmantelado y reciclaje de paneles de aeronaves soldados mediante las técnicas LBW Laser Beam Welding (soldadura por láser) y FSW Friction Stir Welding (soldadura por fricción).
En palabras de la investigadora de AZTERLAN especializada en sostenibilidad y medio ambiente Clara Delgado, “para que el fin de la vida útil de las aeronaves sea lo más económica y medioambientalmente sostenible posible, es necesario desarrollar nuevos métodos de recuperación que permitan maximizar la recuperación de aleaciones metálicas, en condiciones de calidad tales que puedan destinarse nuevamente a aplicaciones de alto valor añadido, sin perder elementos aleantes críticos y valiosos por el camino o sin acumular impurezas que obliguen a diluciones con aluminio primario”. Con este tipo de medidas, el objetivo es que en pocos años los metales recuperados constituyan la mayor “mina” de la Unión Europea, lo que, a su vez permitirá que los costes de ciertos materiales y procesos, sean más competitivos y energéticamente eficientes.
Con este propósito, el equipo de trabajo del proyecto ReINTEGRA, liderado por el Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN (miembro del BRTA), y participado por la empresa belga fabricante de estructuras de aeronaves SONACA, junto con CIDETEC centro tecnológico también perteneciente al BRTA, y por dos asesores industriales (la empresa española AIR, en el campo del desmantelamiento de aviones, y la francesa CONSTELLIUM, en el de producción de aleaciones de aluminio aeronáuticas), investigará diferentes estrategias de separación y clasificación durante el desmantelado de aeronaves con el fin de valorar el impacto en la calidad del producto reciclado de estructuras soldadas que combinan materiales en base a la 3ª generación de aleaciones Aluminio-Litio (Al-Li), métodos de soldadura y capas protectoras innovadoras.
Como explica la Dra. Ana Isabel Fernández, experta en tecnologías de transformación de aluminio y materiales ligeros, “cabe destacar que las aleaciones Al-Li, suelen ser hasta 4 veces más caras que otras aleaciones de aluminio utilizadas por el sector aeronáutico, principalmente, por sus contenidos de Litio, Plata y otros metales valiosos. Así, si bien la capacidad de reciclaje del aluminio es prácticamente infinita, recuperar otros metales presentes en las aleaciones sigue siendo un desafío”. Por su parte, el litio puede perderse durante la refundición si este proceso no se realiza en una atmósfera protegida, en cuanto a la plata, puede llegar a convertirse en una impureza en el metal reciclado si no se valoriza correctamente.
El reto del proyecto es, por tanto, demostrar que aleaciones aeronáuticas pueden ser refundidas nuevamente en aleaciones de esa misma familia, sin grandes correcciones en el proceso de fusión, de forma que las operaciones de clasificación y separación previa de componentes puedan ser minimizadas (o incluso eliminadas) durante el fin de vida de aeronaves. En la misma línea, el equipo investigador también desarrollará diferentes procesos de decapado para eliminar capas de pintura y tratamientos superficiales aplicados sobre el fuselaje de los aviones con fines estéticos y de protección ante la corrosión. Si no se eliminan, estos recubrimientos pueden introducir impurezas en el refundido, que afecten a su reciclabilidad en aleaciones de alto valor añadido.
Los nuevos procesos de desmantelado y reciclaje serán testados tanto en cupones de soldadura, como en paneles demostradores. Las fracciones de metal separadas serán procesadas en la planta piloto de fundición de AZTERLAN para producir lingotes que serán sometidos a distintos ensayos de caracterización avanzada. “Con ello podremos valorar la eficacia del proceso en lo relativo a costes, impacto medioambiental y efectividad en la recuperación de metales, y seleccionar así las mejores alternativas de reciclaje para paneles soldados”.
Los datos experimentales de los ensayos de reciclado y su posterior caracterización serán la base para el desarrollo de una herramienta software de modelizado que permitirá estimar la compatibilidad de reciclaje de cualquier estructura soldada por FSW y LBW que combine aleaciones Al-Li para su reutilización en aleaciones aeronáuticas. Asimismo, los flujos de energía y materiales (materias primas, emisiones y residuos) serán inventariados durante los experimentos, para estimar los impactos ambientales de los procesos de reciclado propuestos, y pasarán a formar parte de la base de datos de Análisis de Ciclo de Vida del sector aeronáutico en construcción.
Este proyecto ha sido financiado por el programa Clean Sky 2 bajo el acuerdo de colaboración 886609. Este programa se encuentra a su vez enmarcado en la estrategia Horizon 2020 de la Unión Europea y del resto de agentes miembros de Clean Sky 2.
Operaciones de desmantelamiento de la estructura de una aeronave para su posterior reciclado
