Desarrollo y caracterización de compuestos de polímeros reforzados con fibra de vidrio a partir de residuos de turbinas eólicas reciclados

Abstract

[ES] A medida que la población mundial crece exponencialmente, las tasas de consumo y la demanda de nuevos productos también aumentan drásticamente. Como resultado, un gran número de productos al final de la vida útil (EoL) se están eliminando continuamente, lo que da lugar a una serie de problemas ambientales. Este proyecto de final de máster tiene por objeto llevar a cabo el desarrollo y la caracterización de compuestos de polímeros reforzados con fibra de vidrio a partir del reciclaje de los residuos de las turbinas eólicas, concretamente mediante el reciclaje mecánico de las palas de las turbinas eólicas de EoL. Esta tesis forma parte de las iniciativas pertenecientes a la estrategia Europa 2020 para generar un crecimiento sostenible, inteligente e inclusivo, es decir, una Europa que utilice los recursos de manera eficiente. El trabajo de tesis se realizó en el marco de un proyecto europeo Horizonte 2020 titulado "FiberEUse, Large scale demonstration of new circular economy value-chains based on the re-use of end-of-life fibre reinforced composites" (Proyecto Nº 730323). Por consiguiente, el objetivo final de esta tesis es la fabricación de un nuevo material compuesto para aplicaciones posteriores, logrando el principio de Economía Circular a los compuestos de EoL. En primer lugar, se prepararon muestras de compuestos de polímeros reforzados con fibra de vidrio. Los compuestos se fabricaron a partir de un 60% en peso de fibras de vidrio recicladas junto con la resina epoxídica comercial AralditeBY158 y el reactivo comercial Aradur21 que modifica la viscosidad y el tiempo de gelificación de la resina, ya que según estudios anteriores la cantidad óptima de fibras de vidrio recicladas era del 60% en peso. Estas muestras de material se caracterizaron a través de diferentes propiedades como la resistencia a la tracción, la temperatura de transición vítrea, las mediciones del ángulo de contacto por el método de la gota sésil entre otros. Finalmente, gracias a los resultados positivos obtenidos del material compuesto, la superficie del material fue recubierta para optimizar sus propiedades. Se utilizarán diferentes tipos de reactivos comerciales como el Omnicat440, el anhídrido succínico y el anhídrido ftálico, y diferentes tecnologías para la deposición de soluciones de recubrimiento como el aerógrafo y el pincel. Se empleó especialmente el método de curado con luz ultravioleta. Los mejores resultados de revestimiento se obtuvieron con una tecnología de pretratamiento por plasma de la superficie del compuesto antes de la etapa de revestimiento y utilizando el aerógrafo para la deposición de las soluciones de revestimiento. Sin embargo, debido a la situación actual causada por el virus Covid-19 no ha sido posible obtener una solución de revestimiento óptima para el acabado de la superficie del material remanufacturado. Para llevar a cabo esta labor se han utilizado varias técnicas de caracterización, como la calorimetría de barrido diferencial (DSC) y UV-DSC, ensayos de tracción y mediciones del ángulo de contacto.

[EN] As the world population grows exponentially, consumption rates and demand for new products also increase dramatically. As a result, a large number of end-of-life (EoL) products are continuously being phased out, resulting in a number of environmental problems. This Final Master's Degree Project aims to perform the development and characterisation of fibreglass reinforced polymer composites from the recycling of wind turbine waste, specifically through the mechanical recycling of the blades of EoL wind turbines. This thesis is part of the initiatives belonging to the Europe 2020 strategy to generate sustainable, intelligent and inclusive growth, that is, a Europe that uses resources efficiently. The thesis work was performed in the framework of a Horizon 2020 European project entitled ¿FiberEUse, Large scale demonstration of new circular economy value-chains based on the reuse of end-of-life fibre reinforced composites¿ (Project Number 730323). Therefore, the final objective of this thesis is the manufacture of a new composite material for subsequent applications, achieving the principle of Circular Economy to EoL compounds. First, samples of glass-fibre reinforced polymer composites were prepared. The composites were made from 60% by weight of recycled glass fibres together with the commercial epoxy resin AralditeBY158 and the commercial reagent Aradur21 which modifies the viscosity and gelling time of the resin, since according to previous studies the optimal amount of recycled glass fibres was 60% by weight. These material samples were characterized through different properties such as tensile strength, glass transition temperature, contact angle measurements by sessile drop method among others. Finally, thanks to the positive results obtained from the composite material, the surface of the material was coated to optimize its properties. Different types of commercial reagents such as Omnicat440, succinic anhydride and phthalic anhydride and different technologies for the deposition of coating solutions such as airbrush and brush will be used. Especially the method of curing with UV light was employed. The best coating results were obtained with a plasma pre-treatment technology of the surface of the composite prior to the coating stage and by using the airbrush for the deposition of the coating solutions. However, due to the current situation caused by the Covid-19 virus it has not been possible to obtain an optimal coating solution for the surface finishing of the remanufactured material. In order to carry out this work, several characterization techniques have been used, such as differential scanning calorimetry (DSC) and UV-DSC, tensile tests and contact angle measurements.