In questo contesto, il progetto RE-CELL sta lavorando allo sviluppo di una generazione innovativa di supercondensatori e batterie strutturali basate su fibra di carbonio riciclata, capaci di immagazzinare energia e al contempo di integrarsi nella struttura dell'aeromobile.
L'iniziativa, coordinata da SOFITEC e con il coinvolgimento di AIMPLAS, dell'Istituto Tecnologico delle Materie Plastiche e di I2CON, propone un cambio di paradigma nella progettazione di componenti aeronautici attraverso l'utilizzo di materiali multifunzionali che combinano proprietà meccaniche e capacità di accumulo di energia.
L'elettrificazione dei trasporti è fondamentale per ridurre le emissioni di CO₂, ma in ambito aeronautico presenta notevoli limitazioni dovute al peso delle batterie e alla loro densità energetica. RE-CELL affronta questa sfida sviluppando compositi strutturali in grado di immagazzinare energia, eliminando così i sistemi indipendenti e ottimizzando il peso complessivo dell'aeromobile.
"La principale sfida dell'elettrificazione in aviazione non è solo immagazzinare più energia, ma farlo senza aumentare il peso. Le batterie strutturali consentono proprio questo: il componente stesso svolge una duplice funzione, strutturale ed energetica", spiega Esteban Castro, ingegnere R&D presso SOFITEC. Queste soluzioni saranno inizialmente destinate ad applicazioni non critiche, come i sistemi di illuminazione della cabina, ponendo le basi per una più ampia integrazione futura.
Una delle caratteristiche distintive del progetto è l'utilizzo di fibra di carbonio riciclata come base per lo sviluppo di questi nuovi materiali. Questa strategia non solo contribuisce alla riduzione dei rifiuti nei settori ad alta intensità di materiali compositi, ma consente anche di progredire verso un modello di economia circolare nell'industria aerospaziale.
"In RE-CELL, non cerchiamo solo materiali nuovi e più efficienti, ma anche più sostenibili. Stiamo lavorando per dare alla fibra di carbonio una seconda vita e trasformarla in una risorsa ad alto valore aggiunto in applicazioni esigenti come quella aerospaziale", sottolinea Fernando Ramos, ricercatore in Mobilità Sostenibile e del Futuro presso AIMPLAS. A tal fine, il progetto sta sviluppando processi avanzati di riciclo e trattamento delle fibre, nonché la loro integrazione in matrici polimeriche in grado di fornire simultaneamente prestazioni strutturali ed elettrochimiche.
Il progetto non si limita allo sviluppo di nuovi materiali, ma affronta anche alcune delle principali sfide scientifiche che finora hanno limitato l'applicazione pratica delle batterie strutturali, come lo sviluppo di elettroliti solidi funzionali, la variabilità delle fibre riciclate e la complessità del comportamento combinato delle proprietà meccaniche ed elettrochimiche.
"Uno dei principali progressi del progetto consiste nell'affrontare in modo unificato fenomeni che in precedenza venivano studiati separatamente, come la conduzione ionica e il comportamento meccanico del materiale. Questo approccio integrato è fondamentale per compiere il salto verso applicazioni concrete", afferma Florin Ardelean, ricercatore in modellazione e simulazione computazionale presso I2CON. Per affrontare queste sfide, il consorzio combina la progettazione dei materiali, la modellazione multifisica e la validazione sperimentale, avvicinando questa tecnologia all'applicazione industriale.
Validazione in un dimostratore aeronautico a grandezza naturale
Il progetto culminerà nella fabbricazione e validazione di un dimostratore a grandezza naturale, integrato in un componente collegato al carrello di atterraggio di un aeromobile. Questo passaggio consentirà di testare il comportamento della tecnologia in condizioni rappresentative e di promuoverne la futura industrializzazione. “Lo sviluppo di un dimostratore reale è essenziale per convalidare non solo il materiale in sé, ma anche la sua lavorazione e integrazione negli ambienti industriali aerospaziali”, sottolinea Esteban Castro, ingegnere R&D di SOFITEC.
RE-CELL fa parte del programma di collaborazione pubblico-privato 2023, finanziato dall'Agenzia spagnola per la ricerca (AEI) e cofinanziato dall'Unione Europea. Attraverso questa iniziativa, il progetto contribuisce allo sviluppo di nuove soluzioni per applicazioni aerospaziali basate su materiali riciclati. AIMPLAS apporta al progetto la sua esperienza nel riciclo, nello sviluppo di materiali polimerici e nella produzione di compositi avanzati. I2CON guida lo sviluppo di modelli numerici per la progettazione e l'ottimizzazione della soluzione, mentre SOFITEC si occupa della validazione industriale.
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