Uniwersytet Leibniza

Recykling łopat wirników i odpadów z tworzyw sztucznych pochodzących z przemysłu

Instytut Technologii Tworzyw Sztucznych i Gospodarki Obiegowej Uniwersytetu Leibniza rozpoczyna projekt badawczy dotyczący recyklingu mechanicznego. Jego celem jest umożliwienie ponownego wykorzystania tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami pochodzących ze starych turbin wiatrowych.

Hala z wyposażeniem technicznym. — Na Uniwersytecie Leibniza naukowcy prowadzą badania nad nowymi metodami recyklingu tworzyw sztucznych.

Dobre dla środowiska, ale trudne w utylizacji: turbiny wiatrowe działają średnio przez 20 lat, po czym trzeba je wymienić. Recykling starych turbin jest jednak trudny. Szczególnym problemem są łopaty wirnika ze względu na ich skład materiałowy, który obejmuje tworzywa sztuczne wzmocnione włóknami. Również inne odpady z tworzyw sztucznych, takie jak osłony bagażnika w samochodach oraz mniejsze części, na przykład z zastosowań medycznych i farmaceutycznych, a także z urządzeń elektrycznych i elektronicznych, nie mogą być obecnie poddane recyklingowi lub jest to bardzo trudne.

Recykling tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami

W tym miejscu wkracza nowy projekt badawczy realizowany przez IKK – Instytut Technologii Tworzyw Sztucznych i Gospodarki Okrężnej Uniwersytetu Leibniza w Hanowerze (LUH) we współpracy z firmą KraussMaffei Extrusion (Laatzen), który rozpoczął się 1 lipca 2023 r. Pod kierownictwem prof. dr inż. Hansa-Josefa Endresa naukowcy chcą opracować nową metodę ponownego wykorzystania odpadów przemysłowych pochodzących z technicznych elementów z tworzyw sztucznych, czyli z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami oraz kompozytów na bazie tworzyw sztucznych. Ministerstwo Nauki i Kultury Dolnej Saksonii finansuje projekt ReKon kwotą około 550 000 euro; okres finansowania wynosi dwa lata.

Recykling w obiegu zamkniętym

Ideą tego projektu jest to, aby w przemyśle tworzywa sztuczne pochodzące z recyklingu były ponownie wykorzystywane w miarę możliwości tam, skąd pochodzą (recykling w obiegu zamkniętym). W ten sposób z osłony bagażnika może później powstać kolejna osłona bagażnika lub przynajmniej inny element samochodowy. „Jakość produktu rośnie wraz z jak największą czystością gatunkową i niskim stopniem zanieczyszczenia surowca wejściowego. Dlatego kluczową rolę odgrywają etapy wstępnej obróbki, takie jak sortowanie, separacja, mycie i czyszczenie” – mówi profesor Endres. Korzyści płynące z tego, że producent oryginalnej części zajmuje się również recyklingiem, są oczywiste: znany jest dokładny skład tworzywa sztucznego i elementów, co znacznie ułatwia sortowanie. Ponadto drogi transportu są krótkie, co pozwala uniknąć długich przewozów o wysokim śladzie węglowym. W rezultacie przyszłe generacje komponentów będą projektowane z większym uwzględnieniem recyklingu. Dzięki temu zmniejsza się zużycie cennych surowców.

Mechaniczne metody recyklingu

W dziedzinie recyklingu tworzyw sztucznych istnieje obecnie kilka możliwości: coraz częściej stosuje się metody chemiczne, a od niedawna także procesy oparte na rozpuszczalnikach. W IKK zespół profesora Endresa stawia na sprawdzone, ale dalekie od doskonałości mechaniczne metody recyklingu. W porównaniu z innymi metodami te mechaniczne procesy recyklingu charakteryzują się znacznie mniejszym zapotrzebowaniem na energię i zasoby. Zasada działania jest prosta i można ją zastosować również w przypadku innych surowców, takich jak tekstylia: odpady z tworzyw sztucznych są najpierw rozdrabniane. Następnie w wytłaczarce tak uzyskany materiał jest topiony pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze, oczyszczany, a na koniec przetwarzany na rodzaj granulatu. Ten recyklat – drobne ziarenka tworzywa sztucznego – stanowi następnie podstawę dla nowych elementów, które mogą być ponownie wykorzystane w innym miejscu.

Nacisk na materiały, które dotychczas trudno było poddać recyklingowi

W nowym projekcie badawczym skupiono się na elementach konstrukcyjnych, w których różne tworzywa sztuczne, a także inne materiały są połączone w taki sposób, że nie można ich już rozdzielić przy użyciu obecnie dostępnych w przemyśle technologii recyklingu. Chodzi tu głównie o tworzywa kompozytowe z łopat wirników, kompozyty z przemysłu farmaceutycznego, odpady elektroniczne, a także tzw. lekką frakcję z rozdrabniania z przemysłu motoryzacyjnego, która pomimo wysokiej zawartości tworzyw sztucznych jest obecnie uważana za nienadającą się do recyklingu i zazwyczaj trafia do spalarni.

Wzrost ilości odpadów z tworzyw sztucznych pochodzących z przemysłu

W przyszłości ilość odpadów z tworzyw sztucznych w przemyśle będzie nadal rosnąć. Obecnie jeden nowy samochód zawiera ponad 300 kilogramów tworzyw sztucznych, a UE w niedawno przedstawionym rozporządzeniu w sprawie pojazdów wycofanych z eksploatacji określiła ambitne wskaźniki recyklingu dla przyszłych generacji pojazdów. Również w przypadku turbin wiatrowych rośnie liczba instalacji, które w najbliższych latach będą wymagały recyklingu. Badanie Federalnej Agencji Ochrony Środowiska z 2022 r. szacuje, że do 2040 r. tylko z łopat wirników powstanie nawet 430 000 ton tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem szklanym.