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 do utylizacji: turbiny wiatrowe działają średnio 20 lat, po czym trzeba je wymienić. Recykling starych turbin okazuje się jednak trudny. Szczególnym problemem są łopaty wirnika ze względu na ich skład materiałowy – są one wykonane z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami. Również inne odpady na bazie tworzyw sztucznych, takie jak osłony bagażników samochodowych oraz mniejsze części, na przykład pochodzące z branży medycznej i farmaceutycznej, a także z urządzeń elektrycznych i elektronicznych, nie mogą być obecnie poddane recyklingowi lub jest to bardzo utrudnione.

Recykling tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami

W tym miejscu wkracza nowy projekt badawczy realizowany w IKK – Instytucie 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 zamierzają 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, by tworzywa sztuczne pochodzące z recyklingu były ponownie wykorzystywane w przemyśle 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 wzrasta 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 wynikające z tego, że producent oryginalnej części zajmuje się również jej recyklingiem, są oczywiste: znany jest dokładny skład tworzywa sztucznego i elementów, co znacznie ułatwia sortowanie. Ponadto trasy transportowe są krótkie, co pozwala uniknąć długich przewozów o wysokim śladzie węglowym. W rezultacie przyszłe generacje elementów będą projektowane z większym uwzględnieniem możliwości recyklingu. Dzięki temu zmniejsza się zużycie cennych surowców.

Mechaniczne metody recyklingu

Obecnie istnieje kilka możliwości recyklingu tworzyw sztucznych: coraz częściej stosuje się procesy chemiczne, a od niedawna także procesy oparte na rozpuszczalnikach. W IKK zespół kierowany przez profesora Endresa stawia na sprawdzone, choć dalekie od pełnego rozwoju, 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 ma zastosowanie również w przypadku innych surowców, takich jak na przykład tekstylia: odpady z tworzyw sztucznych są najpierw rozdrabniane. Następnie w wytłaczarce tak uzyskany materiał jest topiony pod wysokim ciśnieniem i w wysokich temperaturach, oczyszczany, a na koniec przetwarzany na rodzaj granulatu. Ten recyklat – drobne ziarenka tworzywa sztucznego – stanowi następnie podstawę dla nowych elementów konstrukcyjnych, które mogą zostać 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 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 musiały zostać poddane recyklingowi. Badanie Federalnej Agencji Ochrony Środowiska z 2022 roku przewiduje, że do 2040 roku powstanie nawet 430 000 ton tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem szklanym, pochodzących wyłącznie z łopat wirników.