Originally published by JEC Composite Magazine
La Comisión Europea (CE) ha fijado el objetivo de que todos los coches y furgonetas nuevos matriculados en Europa sean de emisiones cero para 2035. Esto ha supuesto una importante presión para la industria del automóvil, ya que las nuevas normas sobre emisiones de CO² también exigirán una reducción del 55% de las emisiones medias para 2030. Satisfacer la creciente demanda de vehículos eléctricos (VE) -que podrían representar entre el 25% y el 50% de la producción de vehículos- exige una actuación inmediata e innovadora del sector.
La transición a los VE se enfrenta a retos que van más allá de la producción de baterías, la ansiedad por la autonomía y el desarrollo de infraestructuras. Aunque éstas son preocupaciones fundamentales, la escasez de materiales y la necesidad de reducir la dependencia de los combustibles fósiles en la fabricación complican aún más el cambio. Todos los materiales y procesos que intervienen en la producción de automóviles deben acabar siendo menos dependientes de los recursos cada vez más escasos y de la energía de los combustibles fósiles. Esto presenta un complejo conjunto de retos que deben abordarse para garantizar la sostenibilidad de la industria de los VE.
Consciente de ello, la organización alemana de investigación Fraunhofer IWU, junto con la Alianza Europea de Agrupaciones Ligeras (ELCA), impulsada por Bax, inició un esfuerzo a escala europea. Cuatro de las mayores empresas automovilísticas de Europa se unieron a la iniciativa, reconociendo que los objetivos de CO² de la CE exigen un planteamiento colaborativo en el que todos pongan manos a la obra.
Esto plantea la siguiente pregunta: ¿por qué los fabricantes de equipos originales (OEM) europeos no pueden hacer la transición a las emisiones netas cero de forma independiente? Aunque disponen de importantes recursos, depender únicamente de ellos plantea dificultades, sobre todo en la transición a los materiales secundarios. Las preguntas clave son: ¿De dónde sacamos las materias primas secundarias? ¿Su calidad cumplirá las normas de seguridad? ¿Hay suficientes para satisfacer la creciente demanda de VE? El seguimiento de los orígenes y el ciclo de vida de los materiales es esencial, y la reutilización de los materiales al final de su vida útil (EoL) sin reciclarlos podría ser revolucionaria. Sin embargo, la medición y comparación de los métodos circulares, junto con la normalización, presenta obstáculos adicionales. ¿Las prácticas circulares deben desarrollarse internamente o mediante asociaciones con pequeñas y medianas empresas (PYME)? Estos retos ponen de manifiesto la necesidad de estrategias integrales y colaborativas para alcanzar las emisiones netas cero.
A medida que Europa avanza hacia un futuro de emisiones cero, la industria del automóvil se encuentra en el centro de esta transición. Con los ambiciosos objetivos fijados por la Comisión Europea, los fabricantes, los institutos de investigación y los responsables políticos colaboran para desarrollar vehículos eléctricos (VE) sostenibles que cumplan las estrictas normas de reducción de CO². Este artículo explora cómo la colaboración es esencial para superar los retos relacionados con los materiales, los procesos y la infraestructura, garantizando al mismo tiempo la competitividad y la sostenibilidad del sector automovilístico europeo.
Navegando por el camino hacia las emisiones cero: La transición colectiva de la industria europea del automóvil
By sector, the aerospace industry has set firm targets requiring airlines to cut emissions by 55% below 2020 levels by 2030. Likewise, the automotive industry is transforming itself in line with the EU Climate Law and the EU Green Deal where there are obligations to achieve the targets of net-zero emissions by 2050 and CO2 emissions per vehicle fleet. Similarly, the building sector faces strict energy efficiency standards under the EU Green Deal, aiming for all new buildings to be «zero-emission» by 2030, driving innovations in insulation, smart energy systems, and lightweight composites. Finally, the energy sector is now under pressure to increase the rate of renewable energy integration while ensuring that the materials used in the infrastructure are also sustainable. Although these policies are daunting, they also present opportunities for innovation.
This regulatory push is driving industries towards the use of lightweight materials with multifunctional capabilities and circular designs to meet CO₂ targets. Sustainability has become synonymous with technological progress in all industries, leading to solutions that are not only long-lasting but effective, and versatile.
Iniciativa de ZEvRA financiada por Horizonte Europa para vehículos eléctricos sostenibles
Bajo el tema de la convocatoria «Enfoques de economía circular para vehículos de emisiones cero», ZEvRA (Zero Emission electric Vehicles enabled by haRmonised circulArity) pretende mejorar la circularidad de los VE mediante el diseño para el reciclaje y la reutilización. El proyecto pretende fomentar la concienciación sobre los principios de la economía circular y el análisis del ciclo de vida (ACV) en el transporte limpio, normalizar las métricas de circularidad en el sector de la automoción y desarrollar un prototipo de vehículo que utilice materiales vírgenes cero.
El objetivo de ZEvRA es impulsar a Europa hacia una economía digital, circular y climáticamente neutra, reduciendo la dependencia de las materias primas y fomentando al mismo tiempo la innovación y las competencias en prácticas de economía circular. Con una financiación de 12 millones de euros de la CE, el proyecto comenzó en enero de 2024 y tiene una duración prevista de tres años.
Closing the Loop: Composites and the Circular Economy
The shift towards a circular economy is transforming the automotive, aerospace, construction and energy sectors by promoting resource efficiency, waste reduction and the reuse and recycling of materials. Circularity in composites aims to minimise environmental impact, extend product life cycles, and foster closed-loop systems that reduce reliance on finite resources while enhancing sustainability.
Efforts to reuse and upcycle secondary materials in composite manufacturing are gaining importance. Innovations in recycling processes and material tracking systems, such as Materials ID Passports, are enabling better recovery of valuable components and improved lifecycle management. This transition is supported by strategies like integrating recycled polymers, remanufacturing components and adopting bio-based and recyclable thermoset materials.
However, the complexity of fiber-matrix composites poses challenges for recycling. Specialised processes are often required to separate components efficiently. Solutions include mono-material concepts for easier recovery and hybridisation strategies that enhance bio-based composites’ performance. Designing for circularity—through modular components, easy disassembly, and reversible bonding techniques—is key to improving recyclability.
Digital Tools Powering Sustainable Innovation
Digital tools, including Digital Twins, generative design and simulation technologies, are playing a critical role in optimising the design, manufacturing and lifecycle management of composites. Advancements in manufacturing processes, such as additive manufacturing and in-mold technologies, allow for the creation of multifunctional components that reduce material use and production waste. These innovations, combined with efforts to develop bio-based alternatives and improve recycling techniques, are driving a shift towards sustainable production models.
By combining material innovation, advanced manufacturing and circular design principles, industries can create composites that align with sustainability goals. These approaches not only reduce environmental impacts but also drive innovation, economic growth and resilience across the value chain, paving the way for a more sustainable future.
Elevar la industria europea del VE: Impulsar la sostenibilidad, la innovación y la influencia mundial
Con 28 socios que abarcan toda la cadena de valor del diseño, desarrollo y fabricación de vehículos eléctricos ligeros -en 11 países, incluidos cuatro de los mayores fabricantes europeos de equipos originales-, el proyecto ZEvRA está estableciendo una nueva norma para la fabricación de vehículos del futuro en Europa. Pretende subir el listón tanto en circularidad como en rendimiento.
Los VE son fundamentales para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero del transporte. Con una demanda de transporte en aumento, la industria europea del VE puede desempeñar un papel crucial en la descarbonización del sector. Además, la industria automovilística es una fuente clave de crecimiento económico y creación de empleo. Manteniendo la industria en Europa, podemos impulsar la innovación, atraer inversiones y crear empleos de alta calidad en fabricación, investigación y desarrollo.
Mantener una posición fuerte en el mercado de los VE permite a las empresas europeas liderar los avances tecnológicos, lo que beneficia no sólo al sector del automóvil, sino que se extiende a otras industrias. Al competir con otros actores importantes, como China, Europa puede ejercer influencia en las normas y prácticas mundiales relacionadas con la sostenibilidad, dando forma a acuerdos, reglamentos y normas internacionales que promuevan la protección del medio ambiente y el desarrollo sostenible.
Los autores del artículo desean agradecer la financiación de la Comisión Europea para el proyecto ZEvRA mediante el acuerdo de subvención Nº101138034.
Unlocking Cost Savings and Efficiency with Advanced Composites
The integration of advanced composite materials in construction, aerospace and aeronautics, and energy sectors offers transformative potential for cost savings throughout the product lifecycle.
In the construction sector, composites often entail high initial costs during manufacturing due to the needs for specialised equipment, the patenting of new materials is both highly expensive and immensely time consuming as it may take up to several years. Prefabrication and modular construction further save time, reduce labour costs, and minimise on-site disruptions compared to traditional approaches. Complex structures can offer long-term benefits, such as new materials with colour-changing properties to enhance energy efficiency in buildings. For instance, a layered composite of copper foil, plastic, and graphene adjusts its infrared colour and heat absorption based on temperature, cooling interiors on hot days and insulating them on cold days.
The aerospace sector faces high maintenance costs due to the stringent safety requirements and complex systems. Advanced analytics and machine learning further optimise processes, reduce waste, and refine lightweighting, helping airlines lower fuel consumption and increase payload capacity. Digital tools like generative design and topology optimisation enable lighter, more efficient structures by optimising material use and exploring innovative geometries, improving performance while reducing weight. Predictive maintenance leverages data and machine learning to foresee equipment failures, cutting downtime, costs, and enhancing safety.
Transporting and installing renewable energy components such as wind turbine blades and solar panels is costly and complex, particularly in remote or offshore locations. In solar PV, freight and installation costs vary but typically make up 4-20% of total costs. Using composite materials reduce component weight, making transportation and installation easier and more affordable. The wind turbine sector is exploring sectional turbine blades to cut transportation costs and enable reuse of non-degraded parts at the end of life. Similarly, lightweight, modular, and flexible solar panels are being developed for rapid deployment, though further research is needed to improve their efficiency and cost-effectiveness compared to rigid panels.
Advanced Materials and the Road Ahead
Composites are paving the way for a more sustainable and economically viable future across industries, optimising manufacturing, transportation, and installation processes while enabling innovative applications and long-term benefits. To explore the transformative role of advanced materials, please follow the link for more insights and to discover the full technology roadmap.
The authors would like to acknowledge the funding of the European Commission for the AMULET H2020 project under the grant agreement Nº101005435.
