3D nyomtatás is segíthet a műanyagok újrahasznosításában
Évente körülbelül 5,6 millió tonna műanyag csomagolás kerül egyszeri használat után a háztartási hulladékba Németországban, amelynek kevesebb mint egyharmada még újrahasznosítható. A Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Applied Materials Research IFAM a Brémai Alkalmazott Tudományok Egyetemével közösen a 3D nyomtatással szeretné a szennyezett hulladékot kiváló minőségű termékekké alakítani.
A műanyaghulladék mennyisége egyre nő és az elmúlt 30 évben Németország-szerte nagyjából megháromszorozódott. Ehhez különösen a sárga zsákos csomagolás járul hozzá, mivel 1994-ben még 2,1 millió tonna műanyaghulladék keletkezett a németországi magánháztartásokban, addig 2023-ra ez a szám már 5,6 millió tonnára emelkedett. Ez még fontosabbá teszi az egyszer használatos termékek újrahasznosítását, amelyek nagyrészt kőolaj alapúak.
„A fogyasztás utáni hulladékot sokkal nehezebb újrahasznosítani, mint például a termelésből származó műanyaghulladékot” – magyarázza Dr. Silke Eckardt, a brémai Műszaki Egyetem fenntartható energiarendszerek és erőforrás-hatékonyság professzora. Ennek oka, hogy ezek nemcsak nagyon heterogének, hanem általában erősen szennyezettek is. Annak érdekében, hogy a termékciklus mégis bezáruljon, a Brémai Alkalmazott Tudományok Egyeteme a Fraunhofer IFAM kutatóival közösen a magánháztartásokból származó, nehezen újrahasznosítható műanyagokat is fel akarja dolgozni, majd az additív gyártásban hasznosítani.
Újrahasznosított anyagok átalakítása 3D nyomtatással
„Mivel a hulladékot a 3D nyomtatásban újrahasznosított anyagként kívánják felhasználni, különösen magas követelményeknek kell megfelelnie például a tisztaság, az alak és a méret tekintetében” – magyarázza Dr. Dirk Godlinski, a Fraunhofer IFAM kompozittechnológiai munkacsoportjának projektvezetője.
A Brémai Műszaki Egyetem és a Fraunhofer IFAM által végzett megvalósíthatósági tanulmány keretében könnyű polipropilén csomagolásokat, mint kiindulási anyagot használtak fel erre a célra.
A megfelelő tisztaság biztosítása érdekében Silke Eckardt és csapata előkészítést végzett a válogatóüzemből származó anyagon. A Brémai Műszaki Egyetem újrahasznosítási menedzsment laboratóriumában felaprították a műanyagokat, megmosták őket, és egy úszós-medencés elválasztó berendezésben elválasztották a nem kívánt anyagokat a főáramból. Közeli infravörös technológia segítségével a csapat azonosította a megmaradt idegen műanyagokat és azokat is eltávolította. A kutatók ezután ismét felaprították az anyagot a keveréshez szükséges szemcseméretre, majd végül megszárították. A feldolgozással 99,8 százalék feletti tisztaságot értek el.
Ezen a ponton a Fraunhofer IFAM vette át az irányítást: „A projektben homogén polipropilént állítottunk elő a feldolgozott hulladékból” – mondja Dirk Godlinski. „Ez egy sokoldalúan felhasználható műanyag, amely tartós, törésálló és viszonylag rugalmas”.
A tudós és csapata szilárd műanyagszálat állított elő, egy extruderben az anyagokat összekeverték, több mint 200 fokos hőmérsékleten megolvasztották és extrudálták.
„A szakértelem a különböző mechanikus keverők, hőmérsékletek, nyomások és sebességek beállításában rejlik a gyártási folyamat során, hogy a végén homogén polipropilén jöjjön létre” – magyarázza Godlinski. A 3D nyomtatásban történő további feldolgozáshoz például a szál átmérőjének kereknek és a teljes hosszában állandónak kell lennie, és a felületnek simának kell lennie.
A kutatóknak ez a törekvésük sikerült, a szürke körülbelül két milliméter vastagságú műanyagszálat közvetlenül filamentként lehetett használni a 3D nyomtatásban. Dirk Godlinski és csapata már sikeresen kinyomtatta az első alkatrészeket, például kupakokat.
A megvalósíthatósági tanulmányt a Brémai Alkalmazott Tudományok Egyeteme és a Fraunhofer IFAM most fejezte be és a kutatók jelenleg a gyártási folyamat optimalizálásán dolgoznak. Már vannak ötletek a további projektekre: Dirk Godlinski szerint a műanyagokat tovább lehetne finomítani, például ha a keverés során további adalékanyagokat, például üvegszálakat adnának hozzá. Ez lehetővé tenné rendkívül jó minőségű alkatrészek gyártását, például a repülés és az autóipar számára.
Az újrahasznosítható anyagok iránti kereslet a jogi követelmények miatt is növekszik, az EU csomagolási rendelete szerint 2030-ra a csomagolóanyagok újrahasznosítási arányának 10 és 35 százalék között kell lennie – műanyagtól és terméktípustól függően, az orvosi és gyógyszeripari termékek kivételével. 2035-re 25-65 százalékos újrahasznosított tartalomra van szükség.
Forrás: dontwasteit.hu
