En el reciclaje de álabes de turbina, el paladio se concentra principalmente en las costuras soldadas y las áreas de recubrimiento. La planta de reciclaje de metales preciosos de DONGSHENG utiliza un proceso de fundición y refinación para extraer paladio y otros metales raros de los álabes de turbina retirados. Sin embargo, la tasa de recuperación del paladio es significativamente menor que la del renio (aproximadamente un 2 %), ya que el paladio existe en la aleación como aditivo traza y es propenso a la oxidación y la pérdida durante la fusión a alta temperatura. Las plantas de reciclaje europeas utilizan tecnología hidrometalúrgica para disolver selectivamente el paladio mediante la inmersión de los restos triturados de los álabes en un disolvente ácido, seguido de la deposición electrolítica para su purificación. Este proceso requiere un control estricto del pH para evitar la entrada de impurezas en las fibras, con una pureza del paladio que alcanza hasta el 99,5 % por lote.
El principal desafío en el reciclaje de álabes de turbina reside en la separación eficiente de las interfaces de materiales compuestos. Los álabes de turbina están compuestos de aleaciones de alta temperatura a base de níquel (como K465) y recubrimientos cerámicos, que están estrechamente unidos por enlaces químicos. Los métodos tradicionales de trituración mecánica provocan la rotura de las fibras y la contaminación por polvo metálico, lo que reduce la calidad de los productos reciclados. La planta Kōsei de Japón emplea tecnología de refusión por electroescoria (ESR): durante la etapa de pretratamiento, los álabes se pulen con chorro de arena y se lavan con ácido para eliminar los óxidos superficiales; durante la etapa de refusión, el refinado se realiza en un entorno de vacío por debajo de 0,67 Pa para separar la matriz de aleación de las impurezas del recubrimiento. Sin embargo, el renio es propenso a la volatilización y la pérdida durante la refusión a alta temperatura, lo que requiere la inyección de gas argón para su protección, lo que aumenta el consumo de energía en un 30 %.
Otro desafío es el tratamiento de recubrimientos a base de resina. Se puede citar el proceso de despolimerización química desarrollado por Vestas: el uso de disolvente de dimetilformamida para agrietar la resina epoxi a 240 °C, liberando así el esqueleto de la fibra. Sin embargo, las resinas de aviación presentan una mayor estabilidad térmica, por lo que requieren asistencia ultrasónica para su degradación, lo que aumenta la complejidad del equipo.
La viabilidad económica del reciclaje de álabes de turbinas depende del contenido de metal y de los costes del proceso:
Grado de alto valor: Los álabes de turbina con un contenido de renio ≥4 % (p. ej., los álabes de alta presión de los motores de aviones comerciales) pueden producir 20 kg de renio por tonelada de chatarra. Con base en los precios actuales del renio, que oscilan entre 3000 y 6000 dólares por kilogramo, el valor de reciclaje es de aproximadamente 60 000 a 120 000 dólares por tonelada. La empresa de reciclaje de metales preciosos HONGKONG DONGSHENG procesa 50 toneladas de álabes de chatarra al año.
Grado de valor medio-bajo: Álabes de motores militares o turbinas auxiliares con un contenido de renio ≤2 % y que contienen metales de bajo valor como tungsteno y molibdeno. Los costos de fundición y purificación representan el 45 % de los costos totales, lo que reduce las ganancias netas a entre 10 000 y 15 000 USD por tonelada.
Los recicladores deben asumir costos ocultos: el transporte transfronterizo de hojas de afeitar usadas debe cumplir con las disposiciones del Convenio de Basilea sobre transferencia de desechos peligrosos, lo que aumenta los costos de cumplimiento en un 15%; la tasa de reciclaje de solventes químicos (como el acetato de zinc) debe superar el 90% para mantener la viabilidad económica.
Además del reciclaje de las palas de las turbinas, se prioriza la recuperación de los siguientes componentes cuando se retiran las aeronaves:
Componentes del sistema de encendido: Los electrodos de las bujías contienen aleaciones de iridio , y cada pieza produce entre 0,5 y 1 g de iridio. La carcasa cerámica se separa mediante fundición a alta temperatura, lo que permite una tasa de recuperación de iridio superior al 95 %.
Contactos y sensores electrónicos: Las placas de circuitos de los aviones con baño de oro tienen un recubrimiento de hasta 50 μm de espesor, mucho más grueso que el de los componentes electrónicos comunes. Mediante la lixiviación con cianuro, se pueden recuperar de 10 a 20 gramos de oro por kilogramo de chatarra; sin embargo, esto requiere sistemas de tratamiento de gases.
Catalizadores de escape: Se aplican recubrimientos de catalizador de platino/rodio a las toberas de escape del motor, y el proceso de recuperación es similar al de los convertidores catalíticos de automóviles. El método de lixiviación-precipitación ácida permite extraer el 90 % de los metales del grupo del platino, pero los catalizadores de aviación presentan una estructura más compleja, lo que requiere tiempos de reacción prolongados de hasta 72 horas.
El reciclaje de álabes de turbina sigue siendo el valor fundamental del procesamiento de aeronaves al final de su vida útil, pero sus beneficios pueden potenciarse mediante una clasificación precisa, procesos con bajas emisiones de carbono y la colaboración en la cadena de suministro. Durante los próximos cinco años, la UE aplicará una tasa de reciclaje de aeronaves del 85 %, lo que convertirá la tecnología de reciclaje de álabes de turbina en un factor competitivo clave en el mercado.
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