Nei primi giorni delle moderne Olimpiadi e Paralimpiadi, gli atleti competevano utilizzando attrezzature pesanti e non aerodinamiche. Ad esempio, il record di lancio del giavellotto è quasi raddoppiato dal 1908, anno in cui il sport è stato introdotto.

Gli atleti sono migliorati – ma lo sono anche le loro attrezzature.

In effetti, l’attrezzatura sportiva (e i materiali di cui è composta) è migliorata in quasi tutti gli sport. I materiali plastici rinforzati con fibra, in particolare, sono stati rivoluzionari. Questi materiali compositi combinano comunemente plastiche con fibre di carbonio o vetro resistenti. Ora li puoi trovare in la maggior parte degli sport praticati ad alti livelli.

Questi materiali forti, flessibili e leggeri hanno reso possibile agli atleti di superare i limiti dei loro sport, vincere medaglie e portare orgoglio alle loro nazioni. Ma hanno un costo nascosto.

I materiali compositi sono notoriamente difficili da riciclare. E la quantità di rifiuti derivanti dallo sport è in rapida crescita. La nostra ricerca offre un modo per ridurre questi rifiuti – ed estrarre preziose fibre di carbonio.

Compositi ovunque

I polimeri rinforzati con fibra sono diventati onnipresenti a causa delle loro proprietà uniche. Offrono una combinazione di peso ridotto, flessibilità, resistenza e durata. Queste proprietà possono essere modificate regolando le fibre, mescolando materiali e cambiando il design dell’attrezzatura sportiva.

Se prendi in mano una racchetta da tennis moderna e una vecchia racchetta di legno nell’altra, noterai la differenza. Le nuove racchette composito sono leggere e forti, permettendo ai giocatori di raggiungere velocità di swing più elevate.

Anche le racchette da badminton hanno abbandonato il legno massiccio. Oggi, anche i volani hanno piume rinforzate con aste di carbonio.

Le calzature da corsa si basano su compositi in carbonio per aumentare la reattività, facilitare la propulsione, migliorare la stabilità del tallone e ridurre l’affaticamento del piede.

Il ciclismo ha giovato enormemente dai compositi in carbonio. Le moderne biciclette da corsa sono spesso realizzate interamente in fibra di carbonio, comprese le giunzioni, i tubi e i collegamenti. Queste biciclette sono leggere, altamente durevoli e con una resistenza aerodinamica significativamente inferiore rispetto ai loro omologhi metallici.

Ovunque ti volti, vedi compositi in plastica rinforzata con fibra. Gli archi nell’arco, i bastoni nel salto con l’asta, le sedie a rotelle nelle Paralimpiadi, i pali della rete di carbonio nella pallavolo, le selle, gli zoccoli e i caschi nelle discipline equestri, i bipodi nei tiri, i manici dei bastoni da golf nel golf, le barche nella vela, le tavole da skate nello skating, le tavole da surf nel surf e persino le pareti di arrampicata nell’arrampicata rock – tutti sono ora realizzati in compositi.

Quando i giochi sono finiti

Questi materiali hanno trasformato molti sport. Ma i compositi sono realizzati con diversi materiali combinati. Ciò significa che sono spesso difficili da riciclare.

Nel Regno Unito, ad esempio, circa il 90 percento di tutti i rifiuti compositi finisce in discarica. Solo il 2 percento viene riutilizzato per fibre di carbonio. La produzione di nuovi compositi consuma molta energia.

A livello globale, circa 7.000 tonnellate di attrezzature sportive compositi raggiungono la loro fine vita e potrebbero essere riciclate ogni anno. La domanda di riciclaggio è in aumento. Questo flusso di rifiuti ora rappresenta quasi il 9 percento del mercato totale dei compositi.

Man mano che questi compositi diventano sempre più popolari, i ricercatori hanno cercato modi migliori per riciclarli – idealmente, in modi che siano anche redditizi. Anche se molti metodi non sono redditizi, la nostra precedente ricerca sui costi e benefici ha trovato diversi metodi che mostrano potenziale.

Nel nostro recente studio, abbiamo testato un metodo: il riciclaggio termo chimico.

Considera la sfida di riciclare i compositi. Spesso sono rivestiti con polimeri o resine per rendere le loro superfici più durevoli. Ma questo rende più difficile separare questi materiali. Le fibre di carbonio sono la parte più preziosa di questi compositi.

Per trovare modi per estrarre queste fibre, abbiamo preso biciclette rotte realizzate in composito di fibra di carbonio e abbiamo sperimentato il riciclaggio utilizzando sostanze chimiche e calore.

Attraverso tentativi ed errori, abbiamo sviluppato metodi chimici altamente efficienti per il pre-trattamento delle biciclette rotte e abbiamo scoperto la temperatura ottimale per fonderle: 425°C.

A questa temperatura, siamo stati in grado di estrarre queste fibre relativamente intatte. Le fibre riciclate hanno mantenuto il 94 percento della loro rigidità originale e il 90 percento della loro forza originale.

Ciò significa che possono essere utilizzate per scopi diversi, dove una rigidità e una resistenza leggermente inferiori sono accettabili.

Le fibre di carbonio recuperate possono anche essere utilizzate nella stampa 3D di altri componenti della bicicletta, offrendo un alto rapporto peso-resistenza e una maggiore durabilità, o anche nel calcestruzzo rinforzato.

Dove andremo da qui?

È difficile immaginare che gli atleti possano mai tornare all’uso di attrezzature pesanti e non aerodinamiche del passato. Ma se i materiali preziosi possono essere recuperati in modo conveniente dalle attrezzature sportive alla fine della loro vita, questo crea un incentivo a fare qualcosa di utile con questo flusso di rifiuti in crescita.

Anche se il nostro nuovo metodo utilizza meno energia rispetto ai processi di riciclaggio termico esistenti e produce sottoprodotti di rifiuti relativamente ecologici, crediamo di poter migliorare ulteriormente questo processo in modo che utilizzi ancora meno energia.

In definitiva, speriamo che questo metodo sarà utile per aiutare piccole e medie imprese di riciclaggio a processare un numero maggiore di prodotti compositi provenienti dagli sport.

Ali Hadigheh, Docente Senior, Ingegneria Strutturale, Università di Sydney e Yaning Wei, Ricercatore Post-Dottorato, Ingegneria Civile, Università di Sydney

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l’articolo originale.