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El reciclaje de aeronaves es el proceso de desguace y desmontaje de aeronaves retiradas y reutilización de sus piezas como repuestos o chatarra . Los aviones se componen de entre 800 y 1.000 piezas que se pueden reciclar, la mayoría de ellas de aleaciones metálicas y materiales compuestos. [1] [2] Las dos aleaciones metálicas más comunes son el aluminio y el titanio y el principal material compuesto es la fibra de carbono. [2]
Los aviones se desmontan en centros de reciclaje de aviones, donde se desechan los componentes no metálicos sin valor de reciclaje, se desmantelan los componentes principales y los componentes de aleaciones metálicas se clasifican según su composición. [3] [4] Las aleaciones metálicas luego se vuelven a fundir para formar una única aleación homogénea a partir de desechos. Se estima que anualmente se desmontan y reciclan entre 400 y 450 aviones, lo que impulsa el mercado de piezas de aviones, valorado en 2.000 millones de dólares. [1]
El principal desafío en el reciclaje de aeronaves es garantizar que la cantidad de impurezas metálicas dentro del material de aeronaves reciclado sea baja para que puedan reutilizarse en otros aviones. Algunas limitaciones importantes en el reciclaje de aeronaves incluyen el costo, las impurezas en las aleaciones, los materiales peligrosos y la calidad de los componentes reciclados. [5] [6] [7] [8] Las piezas que no se pueden reciclar directamente se pueden reutilizar o reciclar en obras de arte, ropa y muebles. [1]
En el siglo XX, la mayoría de los aviones no se reciclaban; Los aviones viejos fueron abandonados en los vertederos. [1] A principios de la década de 2000, Airbus y Boeing , dos de las mayores empresas fabricantes de aviones, desarrollaron procesos de reciclaje sistémicos para tratar sus aviones y piezas retirados como una alternativa a trasladarlos a los vertederos. [9]
En 2005, Airbus lanzó el proyecto “Proceso de Gestión Avanzada del Fin de Vida de las Aeronaves” conocido como PAMELA, que demostró que el 85% del peso de una aeronave se puede reciclar o reutilizar. [9] Airbus se asoció con la empresa de gestión de residuos Suez-Sita y creó una instalación de reciclaje en el aeropuerto de Tarbes. [1] El proyecto se probó en el Airbus A300 y se completó con éxito cuando se reciclaron 61 toneladas del peso original del avión 32 meses después, en 2007. [9] El proyecto también creó un estándar sobre cómo abordar de manera segura y responsable los desechos finales. aviones fuera de uso que consistió en un enfoque de tres pasos: desmantelamiento, desmontaje y desmantelamiento. [9]
En 2006, Boeing fundó la Asociación de Reciclaje de Flotas de Aviones , conocida como AFRA, para establecer directrices para toda la industria para el desmantelamiento y reciclaje de aviones. [1] [10] La compañía unió fuerzas con otras 10, incluidas Rolls-Royce , Europe Aviation y Air Salvage International para crear un código de conducta de la industria y una recopilación de mejores prácticas. [11] [12] Juntos formaron una red de centros de reciclaje autorizados por AFRA en todo el mundo para tratar los aviones al final de su vida útil de una manera respetuosa con el medio ambiente. [10] Desde entonces, la AFRA ha crecido y, en 2022, contaba con 80 miembros que incluyen partes interesadas en todos los aspectos del proceso de reciclaje de aeronaves, desde fabricantes hasta recicladores de materiales. [13] [14]
En 2013, Southwest Airlines creó una iniciativa comunitaria y de reciclaje, "Reutilizar con propósito", para reciclar las fundas de cuero de los asientos de sus aviones y brindar oportunidades económicas a varios grupos vulnerables. [1] La aerolínea se asoció con organizaciones sin fines de lucro que trabajan con veteranos, discapacitados y víctimas de trata para convertir el cuero usado en productos como balones de fútbol, zapatos y joyas. [1] Desde que comenzó el programa, se han reciclado más de 900.000 libras de cuero. [1]
Se estima que para 2040, alrededor del 44% de los aviones que actualmente forman parte de la flota mundial se retirarán del servicio; esto incluirá más de 13.000 aviones comerciales, militares y privados. [9] Además de un aumento en las piezas recicladas disponibles gracias a los recientes esfuerzos de reciclaje, la tecnología blockchain ha dado lugar a nuevas formas en las que se pueden comprar y vender piezas recicladas. [15] En 2019, Honeywell Aerospace introdujo un mercado en línea para piezas aeroespaciales llamado GoDirect Trade que utiliza blockchain para autenticar y rastrear el historial de las piezas. [15] El mercado de piezas de aviones estaba valorado en 5.400 millones de dólares en 2018 y se espera que crezca hasta 7.700 millones de dólares en 2026. [15]
Sin embargo, durante la pandemia de COVID-19, hubo una disminución en el número de aviones desguazados y enviados a depósitos de chatarra. [16] En 2020, se desguazaron 440 aviones comerciales, lo que supuso una disminución del 15 % con respecto a 2019. [16] En 2021, el número siguió disminuyendo otro 30 % con respecto a 2020. [16] Además, el precio de los aviones usados disminuyó; Antes de la pandemia, un avión usado se podía vender por entre 7 y 8 millones de dólares; desde entonces, el precio ha bajado a unos 2 millones de dólares. [16] La disminución de la demanda de aviones usados ha resultado en precios más bajos. [dieciséis]
Los aviones retirados tienen en promedio entre 800 y 1000 componentes que pueden reutilizarse mediante el reciclaje. [1] Los principales materiales aeronáuticos que se reciclarán son las aleaciones metálicas y los materiales compuestos. [2]
Las aleaciones de aluminio se utilizan en las estructuras de los aviones y representan el 80% del peso total del avión. [2] Se utilizan comúnmente en el fuselaje , las alas y la estructura de soporte de los aviones porque son resistentes a la corrosión y tienen una buena relación resistencia-peso. [17]
El aluminio que se utiliza en los aviones se mezcla comúnmente con cobre, litio, magnesio, manganeso, silicio, plata y zinc para formar aleaciones. [2] La proporción de composición de cada aleación se ajusta según su uso previsto para cumplir con las especificaciones. [2]
Las aleaciones de aluminio tienen el coste de fabricación más elevado para los aviones porque su proceso de fabricación consume mucha energía. [2] Para obtener el aluminio para formar la aleación, se debe realizar un proceso de fundición . [2] El aluminio se extrae de la bauxita , el principal mineral del aluminio, mediante electrólisis, lo que requiere mucha energía; Se requieren 211 MJ de energía para producir un kilogramo de aluminio con electrólisis. [2]
Reciclar aluminio es más barato que fabricar la aleación porque sólo requiere volver a fundir la chatarra usada. [2] El proceso de refundición se logra a una temperatura más baja que la electrólisis y por lo tanto el proceso requiere menos energía, lo que reduce el costo. [2]
Las aleaciones de aluminio reciclado se pueden utilizar en piezas de aviones, como refuerzos y flaps, donde el aumento de la tensión de fatiga y la tenacidad a la fractura no son críticos para la integridad del componente. [18] Las aleaciones también se pueden utilizar para aplicaciones no aeronáuticas, como carrocerías de camiones, remaches, parachoques de automóviles y piezas fundidas. [18]
Las aleaciones de titanio se utilizan habitualmente en la industria aeronáutica porque son fuertes y muy resistentes a la corrosión y al calor. [2] En comparación con el aluminio, el titanio es más pesado pero más fuerte, por lo que se requiere menos para formar componentes estructurales, lo que reduce el peso total y disminuye el consumo de energía en vuelo. [1]
A pesar de su abundancia natural, la oferta de titanio es limitada en comparación con otros metales. [2] El proceso de fundición del titanio utiliza más energía que el del aluminio, consumiendo 361 MJ de energía por cada kilogramo de titanio producido. [2]
El reciclaje de titanio utiliza los restos del proceso de fabricación. [1] Estos desechos se limpian para eliminar el oxígeno y las impurezas de hierro y luego se vuelven a fundir. [1]
Los materiales compuestos se utilizan para reducir el peso de los aviones porque son más ligeros que los materiales metálicos tradicionales como el aluminio. [2] También tienen una alta resistencia a la fatiga (ciclo de vida más largo) y buena resistencia a la corrosión y al fuego. [19] Para disminuir el peso de los aviones, los fabricantes incorporan más materiales compuestos a la estructura. [2] El peso más ligero conduce a una mejor economía de combustible, lo que a su vez reduce los costos operativos para las aerolíneas. [5]
Un componente importante de los materiales compuestos es la fibra de carbono . [20] Si la fibra de carbono se recicla, no pierde sus propiedades mecánicas, las cuales pueden ser potencialmente utilizadas para las siguientes aplicaciones: aislamiento estructural, acústico y térmico, y filtración de aire y líquidos. [21] Las fibras de carbono recicladas tienen un valor de hasta 50 dólares por libra de material. [5]
El reciclaje de materiales compuestos es más desafiante que el de las aleaciones metálicas porque la industria aún tiene que desarrollar métodos para reutilizar los componentes individuales que componen el material. [5] Una gran parte de los materiales compuestos se convierten en residuos cuando los aviones se retiran y desmontan. [2]
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El proceso de reciclaje debe garantizar que haya bajas cantidades de impurezas metálicas en los componentes de aeronaves reciclados. [3] Como los componentes reciclados deben cumplir con las especificaciones requeridas cuando se implementan en otras aeronaves, los componentes reciclados (particularmente las aleaciones metálicas ) deben organizarse adecuadamente para garantizar un procesamiento exitoso. [3] En primer lugar, un avión se transporta a un centro de reciclaje de aviones donde se desmonta. [3] Las condiciones del desierto son ideales para el almacenamiento porque se requiere baja humedad para mantener la condición de la aeronave. [22] Se drena el combustible del avión, se lava para eliminar la sal corrosiva y se lubrica [22]
Se retiran los artefactos explosivos de los toboganes de evacuación , se sellan los conductos de aire y se aplica una capa protectora de pintura. [23] Los componentes no metálicos sin valor de reciclaje se descartan y las principales zonas del avión se desmantelan. [4] Los componentes de la aleación se organizan en función de su composición metalúrgica y luego se integran según se desee en la aleación de nuevos metales. [4]
La aleación implica la recolección de chatarra con diferentes propiedades para volver a fundirla para formar una única aleación homogénea . [24] La mayoría de las aleaciones utilizadas en aviones son aceros de la serie 2xxx (Al-Cu-Mn) o 7xxx (Al-Zn-Mg). [24] Cuando se encuentran elementos de aleación secundarios en más del 10% dentro de una aleación de acero, las propiedades del acero son especialmente valiosas para su reciclaje para uso aeronáutico. [24] A menudo, se implementan diferentes aleaciones en diferentes componentes de la aeronave, lo que permite una separación del acero más clara. [24]
Los componentes como trenes de aterrizaje, secciones de cola, flaps, alas y fuselajes están compuestos principalmente de aceros de las series 2xxx o 7xxx y se separan durante la deconstrucción de la aeronave. [25] Los asientos pueden valer hasta 5.000 dólares y el tren de aterrizaje de un avión puede venderse por más de 1 millón de dólares. [16] Cables, baterías y otros residuos electrónicos se introducen en las cadenas de reciclaje convencionales. [16] Como los componentes interiores de plástico a menudo contienen productos químicos retardantes de llama, no son reciclables. [16] Aunque el metal reciclado no cumple con especificaciones de aleación muy altas en cuanto a propiedades como la tenacidad , el metal componente reciclado aún puede integrarse en una masa fundida: una masa de diferentes metales que luego se funden juntos. [25]
Antes de introducir el metal reciclado en las existencias de metal para su aleación, a veces se requiere un procesamiento adicional para la eliminación de contaminantes . [26] Los residuos elementales son una preocupación importante cuando se considera el reciclaje de acero para aeronaves porque no pueden introducirse de manera segura en aceros reutilizados. [26] Aunque los plásticos a menudo no han sido reciclables debido al uso de productos químicos retardantes de llama , se están desarrollando nuevos métodos para reciclar estos plásticos de manera efectiva. [27] Allred y Salas (2005) realizaron una investigación en 2005 sobre un proceso de conversión catalítica a bajas temperaturas para convertir caucho , termoestables y termoplásticos en subproductos de hidrocarburos utilizables. [27] Se demostró que este proceso reduce la presencia de sustancias peligrosas en un 80%. [27] Otros residuos inorgánicos, como metales pesados y óxidos, se pueden volver a fundir para eliminar su toxicidad. [27] Para los componentes metálicos grandes que constituyen la carrocería de la aeronave, es necesario triturarlos antes de que los desechos metálicos resultantes puedan introducirse en el material fundido. [26]
Las fibras de carbono se encuentran entre los materiales no metálicos más comunes reciclados de los aviones. [27] Las fibras de carbono recicladas no experimentan ninguna degradación mecánica y, en consecuencia, pueden reforzarse para formar plásticos, polímeros o vidrio para formar materiales compuestos . [27] La fibra reciclada se puede cortar en longitudes específicas antes de integrarse en estos materiales, lo que proporciona una gran flexibilidad para cumplir con las especificaciones de reutilización. [27]
Un avión de pasajeros se puede desmantelar en entre 1.500 y 2.000 piezas (aproximadamente 1.000 LRU ) en 30 a 60 días, incluidos motores, tren de aterrizaje, unidades de potencia auxiliar y componentes, pero se puede estacionar uno o dos años para maximizar la recolección de piezas. [28] Una aeronave de metal se puede reciclar hasta en un 85-90% en masa, y se puede mantener para estructuras compuestas a medida que la industria se adapta al creciente mercado de fibra de carbono. [28]
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El arrendador de aviones Avolon contó un total de 2.100 aviones almacenados durante 2017. [11] De ellos, el 48 % se consideró inadecuado para vuelos futuros, lo que los convierte en candidatos viables para el reciclaje de aviones. Las aeronaves que han estado estacionadas durante tres años tienen un 50% de probabilidad de ser redesplegadas para volar y una probabilidad del 20% después de cinco años de almacenamiento. [11] Aunque se espera que las estadísticas mundiales de transporte de aviones se dupliquen en los próximos 20 años (a partir de 2013) con 43.000 nuevas entregas y 16.000 retiros proyectados hasta 2037, se espera que el recuento total de aviones almacenados se mantenga constante durante este tiempo. . [11]
El pico de retiradas de aviones se produjo en 2013 con un total de 700 retiradas. [9] La fuerte demanda de aviones entre 2013 y 2016 provocó que las jubilaciones anuales disminuyeran a aproximadamente 500 jubilaciones. [29] Los desmantelamientos totalizaron 505 retiros en 2018, aumentaron a 2200 aviones en 2020 y totalizaron 3900 aviones en 2022 según el pronóstico de la compañía Jefferies. [29]
Las industrias de desmontaje y reciclaje de aeronaves son responsables de un mercado anual de ventas de piezas de aeronaves de 2.000 millones de dólares. [1] Se estima que anualmente se desmantelan entre 400 y 450 aviones, y se cree que entre 2009 y 2029 se retirarán 12.500 aviones. [1] La mayoría de los aviones retirados que están destinados al reciclaje se pueden encontrar en el Base de la Fuerza Aérea Davis-Monthan en Tucson, Arizona. [30] Davis-Monthan es responsable de almacenar al menos 4.400 aviones retirados. [30] Su vecino, el puerto aéreo y espacial de Mojave , almacena más de 1.000 aviones civiles. [30] Existen múltiples plataformas internacionales que contribuyen al sector del reciclaje de aeronaves que son propiedad de empresas como Bartin Aero Recycling en Francia, Air Salvage International en el Reino Unido y Airbus en el aeropuerto de Tarbes . [15] El último de estos lugares es un centro de investigación designado para el reciclaje de aeronaves como parte del Proyecto PAMELA . [15]
Una publicación de 2019 muestra que la mayoría de los aviones bajo la jurisdicción de Airbus son aviones más pequeños y de fuselaje estrecho, mientras que los aviones de fuselaje ancho solo constituyen el 31% de la flota total retirada de Airbus. [31] La flota está compuesta por un 58% de aviones de la serie Boeing de fuselaje estrecho , un 29% de McDonnell Douglas MD-80 y un 12% de Airbus A340 . [31] Los aviones de la serie Boeing 777 constituían el 40% de los aviones de fuselaje ancho. [31] A medida que aumenta la popularidad de los vuelos comerciales y el uso de aviones, la fase de retiro de un avión se hace más larga mientras que aumenta la demanda de componentes reciclados. [31] Este patrón eleva el precio de mercado de los componentes reciclados y aumenta los beneficios que la industria del reciclaje de aviones puede obtener. [31]
AFRA (Asociación de Reciclaje de Flotas de Aeronaves) es la organización con mayor participación en la industria del reciclaje de aeronaves. [1] Desde 2009, AFRA ha participado anualmente en aproximadamente un tercio de todas las operaciones de desmontaje de aviones. [1] AFRA opera a nivel internacional y busca promover estándares ambientalmente sostenibles en los procedimientos de desmontaje y reciclaje de aeronaves. [1]
Se estima que los aviones reciclados valen entre 1 y 3 millones de dólares en piezas y casi el 80% del valor proviene del motor del avión. [20] Otras piezas, como la unidad de potencia auxiliar y el tren de aterrizaje, se recertifican y se venden de segunda mano, o la compañía aérea las reutiliza como piezas de repuesto. [20] Las piezas restantes fabricadas con materiales no metálicos, incluidos plásticos y tejidos, se envían a centros de reciclaje. [20]
Dado que los aviones más nuevos, como el Boeing 787 Dreamliner, están fabricados con casi un 50% de compuestos, ha habido avances en el proceso de reciclaje de estos materiales mediante reciclaje mecánico, proceso de lecho fluidizado, pirólisis o solvólisis. [20] El reciclaje mecánico implica triturar los compuestos y usarlos como relleno para otras aplicaciones de menor calidad, aunque esto se limita a compuestos de fibra de vidrio como la fibra de vidrio. [20] El proceso de lecho fluidizado quema los materiales compuestos y utiliza el calor para generar electricidad. [20] La matriz del compuesto también se quema dejando solo las fibras limpias que se pueden extraer del sistema. [20] Este proceso de reciclaje tiene la capacidad de separar metales de la fibra de carbono y al mismo tiempo hacer frente a materiales compuestos mixtos; sin embargo, el proceso requiere grandes cantidades de aire caliente y provoca un ligero cambio en las propiedades de la fibra. [20] La pirólisis toma el carbono y calienta los compuestos sin oxígeno presente para separar la matriz y deja solo el material fibroso; el proceso produce dióxido de carbono o metano. [20] La pirólisis también se puede utilizar para crear combustible a partir de compuestos que se pueden quemar para producir energía. [5] La solvólisis utiliza un disolvente para romper los enlaces químicos de la matriz, dejando atrás la fibra de carbono u otro material de fibra. [20] Los compuestos reciclados tienen un uso más limitado ya que no se pueden utilizar en componentes críticos debido a la dificultad de volver a tejer fibras recicladas y la disminución de la longitud de la fibra que normalmente ocurre durante el reciclaje. [20]
Las piezas que no se pueden reciclar directamente se pueden reutilizar o reciclar para crear obras de arte, ropa o muebles. [1] Por ejemplo, la empresa SkyArt toma plásticos compuestos y mixtos, que normalmente acabarían en un vertedero, y los recicla para fabricar simuladores de aviones y otros muebles. [1]
Reciclar piezas de aviones requiere menos energía que producir piezas primarias porque los procesos de fabricación de materiales como el aluminio y el acero consumen mucha energía. [32] El reciclaje, a su vez, conduce a una disminución de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. [33] Por ejemplo, reciclar aluminio requiere un 95% menos de energía que producir aluminio virgen (no reciclado). [33]
Sin embargo, cuando se reciclan compuestos, el proceso debe realizarse con el cuidado adecuado para evitar problemas ambientales y de seguridad. [1] Ciertos compuestos pueden clasificarse como residuos peligrosos dependiendo de los productos químicos que los recubren, como el cromo hexavalente, por lo que se deben tomar precauciones adicionales al reciclar estos materiales. [1] Además, si un compuesto es fibra de carbono , se deben tomar precauciones al fundir el material para reciclarlo para evitar la liberación de fibras eléctricamente conductoras que pueden causar interferencias eléctricas en los dispositivos. [1]
Las limitaciones en el reciclaje de materiales de aeronaves incluyen el costo, las impurezas en las aleaciones, los materiales peligrosos y la calidad de los componentes reciclados. [5] [6] [7] [8] La industria del reciclaje de aeronaves se enfrenta al desafío de la ubicación dispersa de los centros de reciclaje y el costo asociado con el transporte de metales reciclados desde lugares remotos. [7] Las variaciones en el precio de mercado del aluminio reciclado también afectan la rentabilidad de los sitios de reciclaje. [7]
Extraer aluminio de los aviones es difícil porque los compuestos de los aviones suelen contener cantidades relativamente altas de aleaciones metálicas mixtas y los aviones nuevos generalmente necesitan aluminio con niveles más bajos de impurezas. [8] Además, la variedad de aleaciones de aluminio que tienen buen rendimiento y pueden producirse directamente a partir de aluminio reciclado es limitada. [6] Otra limitación para el reciclaje de aluminio para aviones es la falta de automatización en el proceso de reciclaje. [6] Tratar de forma segura materiales peligrosos cuando se reciclan aeronaves plantea desafíos operativos adicionales. [7] Es más probable que se encuentren materiales peligrosos en aviones viejos que pueden contener sustancias como asbesto , cromo hexavalente (que se encuentra en la imprimación de pintura) y halón 1301 (que se encuentra en los extintores de incendios). [7] La presencia de litio con aluminio, que se encuentra en algunas aleaciones de aviones, es peligrosa ya que puede explotar cuando se vuelve a fundir la chatarra de aluminio. [7]
Los principales desafíos para el reciclaje de materiales compuestos son el alto costo, las debilidades en las propiedades físicas de los compuestos reciclados y la falta de demanda de compuestos reciclados. [5] La fibra de carbono es un material compuesto que actualmente no se recicla ampliamente. [28] Con los procesos actuales implementados, es difícil clasificar los materiales compuestos antes de que pueda ocurrir el reciclaje. [20] Este es especialmente el caso del metal que se entrelaza en piezas compuestas. [20] La fibra de carbono que se recicla generalmente no se convierte en productos de fibra de carbono posteriores, sino que se utiliza para aplicaciones como material de relleno barato. [28]
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