Университет Лейбница

Переработка лопастей ротора и пластиковых отходов в промышленности

Институт технологий переработки пластмасс и вторичного использования Университета им. Лейбница запускает исследовательский проект по механической переработке. Его цель — обеспечить возможность повторного использования армированных волокном пластмасс, извлеченных из старых ветровых турбин.

Зал с техническим оборудованием. — В Университете им. Лейбница ученые ведут исследования по разработке новых методов переработки пластмасс.

Полезно для окружающей среды, но сложно утилизировать: ветровые электростанции служат в среднем 20 лет, после чего их приходится заменять. Однако утилизация старых установок представляет собой сложную задачу. В частности, лопасти ротора создают проблему из-за своего состава, состоящего из армированных волокном пластиков. Другие отходы на основе пластика, такие как крышки багажников автомобилей, а также мелкие детали, например, из сферы здравоохранения и фармацевтики, а также из электрических и электронных устройств, в настоящее время не поддаются переработке или перерабатываются с большим трудом.

Переработка армированных волокном пластиков

Именно на этом этапе начинается новый исследовательский проект в IKK — Институте технологий пластмасс и рециркуляции при Университете им. Лейбница в Ганновере (LUH) — в сотрудничестве с компанией KraussMaffei Extrusion (Лаацен), который стартовал 1 июля 2023 года. Под руководством проф. д-ра инж. Ханса-Йозефа Эндреса учёные намерены разработать новый метод, позволяющий повторно использовать промышленные отходы из технических пластиковых деталей, то есть из армированных волокном пластиков и композитных материалов на основе пластика. Министерство науки и культуры Нижней Саксонии финансирует проект ReKon на сумму около 550 000 евро; срок финансирования составляет два года.

Замкнутый цикл переработки

Идея проекта заключается в том, чтобы переработанные пластики в промышленности по возможности повторно использовались там, откуда они поступили (переработка по замкнутому циклу). Таким образом, из крышки багажника впоследствии может снова получиться крышка багажника или, по крайней мере, другая деталь автомобиля. «Качество продукта повышается при максимально высокой чистоте сорта и низкой степени загрязнения исходного сырья. Поэтому этапы предварительной обработки — сортировка, разделение, промывка и очистка — играют решающую роль», — говорит профессор Эндрес. Преимущества того, что производитель исходной детали также занимается её переработкой, очевидны: точно известен состав пластика и деталей, что значительно упрощает сортировку. Кроме того, расстояния короткие, что позволяет избежать длительных перевозок с высоким уровнем выбросов CO₂. В результате будущие поколения деталей будут проектироваться с учётом требований переработки. Это приведёт к снижению потребления ценных сырьевых ресурсов.

Методы механической переработки

В настоящее время существует несколько способов переработки пластмасс: всё чаще применяются химические методы, а в последнее время — также методы на основе растворителей. В IKK команда под руководством профессора Эндреса делает ставку на проверенные, но далеко не до конца разработанные методы механической переработки. По сравнению с другими методами эти механические способы переработки отличаются значительно меньшими затратами энергии и ресурсов. Принцип прост и применим также к другим исходным материалам, таким как текстиль: сначала пластиковые отходы измельчаются. Затем в экструдере полученный таким образом материал под высоким давлением и при высоких температурах плавится, очищается и, наконец, перерабатывается в своего рода гранулят. Этот рециклат — мелкие пластиковые гранулы — затем служит основой для новых деталей, которые могут быть повторно использованы в других областях.

Особое внимание уделяется материалам, которые до сих пор было сложно переработать

Новый исследовательский проект сосредоточен на деталях, в которых различные виды пластмасс и другие материалы соединены таким образом, что их невозможно разделить с помощью имеющихся на сегодняшний день промышленных технологий переработки. Речь идет в основном о волокнистых композитных пластиках из лопастей роторов, композитных материалах из фармацевтической промышленности, электронных отходах, а также так называемой легкой фракции шредера из автомобильной промышленности, которая, несмотря на высокое содержание пластика, в настоящее время считается не подлежащей переработке и в большинстве случаев отправляется на сжигание.

Увеличение объема пластиковых отходов промышленного происхождения

Объемы пластиковых отходов в промышленности в будущем будут только расти. Так, в настоящее время один новый автомобиль содержит более 300 килограммов пластика, а ЕС в недавно представленном регламенте об утилизации отслуживших свой срок транспортных средств сформулировал амбициозные квоты по переработке для будущих поколений автомобилей. Также растет количество ветроэнергетических установок, которые в ближайшие годы необходимо будет переработать. Согласно исследованию Федерального агентства по охране окружающей среды от 2022 года, только из лопастей роторов к 2040 году накопится до 430 000 тонн стеклопластика.