Bil dele, skistøvler og kasser:Hvordan ødelagt eller brugt plastik får nyt liv

Siden begyndelsen af ​​1950'erne, mennesker har produceret mere end 8,3 milliarder tons plastik - vægten af ​​omkring en milliard elefanter. Omkring 60 % af plastikken er endt på en losseplads eller i det naturlige miljø, ifølge FN's miljøprogram, men det mønster kan begynde at ændre sig, efterhånden som reparations- og genbrugsteknologien tager fart.

"I hele verden, udfordringen (for en cirkulær økonomi) er stadig at etablere innovative processer til genbrug af plastaffald, " sagde Costas Charitidis, en professor ved det nationale tekniske universitet i Athen, Grækenland.

Materialet, afledt af fossile brændstoffer, er en vital del af det moderne liv - brugt i alt fra mademballage til komponenter i computere - men mangel på genbrug og korrekt bortskaffelse har forringet produktionen, brug og forbrug. Som en del af sin cirkulære økonomis plaststrategi, Den Europæiske Union har forpligtet sig til at reducere plastaffald og har forbudt eksport af ikke-sorteret plastaffald til udlandet.

Men for at reducere plastikaffald, regeringer og virksomheder vil have brug for nye teknologier til at klare den ret komplekse opgave med at genbruge eller reparere forskellige typer plastik.

I store træk, plast er syntetiske og semisyntetiske materialer, der består af polymerer, som er lange kæder af gentagne molekyler, og der findes tusindvis af forskellige plasttyper. Hver af disse typer har forskellige sammensætninger og egenskaber - og der er ingen enkelt metode til at genbruge eller genbruge dem.

"Mens visse almindeligt anvendte plastik i vid udstrækning genanvendes, plast med mere specialiserede anvendelser er det ofte ikke, "sagde prof. Charitidis, der er videnskabelig koordinator for et projekt kaldet Repair3D, som har til formål at finde innovative anvendelser for genanvendt termoplast og kulfiber valoriseret fra kulfiberforstærkede polymerer (CFRP'er).

I projektets første fase, forskere identificerede forskellige plastik- og CPRF-affaldsstrømme fra industrier som bilindustrien og stiv emballageindustrien. Derfra, de arbejdede på at genbruge disse materialer til pellets eller filamenter, så de kunne gøres til andre produkter gennem additiv fremstilling.

3D print

Additiv fremstilling, også kendt som 3D-print, er en teknologi, der bygger 3D-objekter ved at tilføje lag-på-lag af materiale, oftest plastik. Planen for komponenten er indeholdt i en computerfil, der kan deles eller uploades. I stigende grad, fabrikanter henvender sig til denne produktionsmetode, fordi den sætter dem i stand til at skabe komplekse og tilpassede objekter hurtigt og nogle gange eksternt.

'3D-print er kernen i Repair3D, " sagde prof. Charitidis. Det næste trin i projektet er at gennemsyre genbrugsplasten med kulfibre og forskellige nanopartikler for at give dem yderligere funktionaliteter.

Projektet samarbejder med flere store industripartnere i bl. for eksempel, bil- og sportssektoren, til 3D-print emner lige fra bildele til skistøvler, samt bærbar elektronik.

Ved at tilføje forskellige nanopartikler, det er muligt at gøre trykte genstande selvfølende, muligheder for selvreparation og genbrug, siger Dr. Tanja Kosanovic Milickovic, en kemiker ved det nationale tekniske universitet i Athen, som er en del af projektet. For at skabe selvreparerende plastik, for eksempel, forskere tilføjer magnetiske nanopartikler, som når de udsættes for et magnetfelt, kan skabe lokaliseret varme, smeltning og genbinding af de ødelagte polymerer.

Imidlertid, ud over at bruge genbrugsplast til at skabe nye produkter, de resulterende varer skal i sig selv være genanvendelige, siger Dr. Milickovic. "Der er balance mellem produkternes egenskaber og genbrug."

Ved projektets afslutning, holdet sigter mod at have produkter, der kan genbruges og genbruges flere gange, før de endeligt skilles ad og deres nanopartikler fjernes.

Imidlertid, genbrug er kun en del af svaret på at reducere affald, siger Jon García Armendáriz, en forretningsudvikler hos det spanske firma Plastic Repair System (PRS). PRS fokuserer på reparation af plastprodukter, såsom paller og kasser, frem for at lade dem gå på lossepladser eller til genbrug.

Virksomheden blev oprindeligt etableret i 2011 for at reparere kommunale containere til fast affald, men det blev hurtigt klart, at der var mange andre applikationer til deres teknologi.

Hvert år omkring 400, 000 tons returtransportplast, som er den hårde plast, der bruges i paller eller plastikkasser, er beskadiget. "Historisk set, folk har smidt gamle ting ud og købt nye, sagde Armendáriz.

For at reparere plastik, PRS-teknikere forbereder den ødelagte del af objektet, sprøjte ny plast ind, og omform den reparerede sektion.

Denne mulighed er væsentligt billigere end at købe et nyt produkt og grønnere end at genbruge hele objektet, siger Armendáriz.

Deres nuværende proces er hårdt arbejde, selvom, fordi hver vare er specialreparation. "Dette er et af de problemer, vi har:vi arbejder manuelt, " sagde han. "Vi har brug for folk, fordi hver palle, der er i stykker, er forskellig, ikke to er helt ens."

Teamet arbejder i øjeblikket på at automatisere processen for Euro-containere eller KLT-kasser. Disse allestedsnærværende industrielle stablebeholdere blev oprindeligt brugt af den tyske bilindustri, men spredte sig hurtigt til andre industrier som shipping og fremstilling. Denne automatisering giver PRS mulighed for hurtigt at reparere flere kasser. I øjeblikket, den reparerer omkring 10, 000 plastikgenstande om måneden, siger Armendáriz, og virksomheden vurderer, at dets arbejde hjalp med at undgå 7, 114 tons CO ₂ emissioner i 2019.

Hovedkvarter i Spanien, virksomheden har tre værksteder i deres hjemland og et i Mexico. Det har også 13 andre værksteder i samarbejde med store pallebrugere, tæt på deres lokaler, at skære ned på transportomkostningerne. Dens udvidelsesplaner vil se PRS sprede sig til resten af ​​Europa i 2030.

Der vil i stigende grad være efterspørgsel efter plastreparation og genbrug, da virksomheder og lokale myndigheder arbejder på at flytte deres aktiviteter i overensstemmelse med Den Europæiske Unions nye regler - både for at bremse plastaffald og for at holde det inden for blokens grænser.

Og det er her, yderligere forskning i nye metoder og teknologier er afgørende. "I dag er genbrug (af CFRP'er) meget dyrt, "sagde Repair3D's professor Charitidis." Så vi har en kæmpe udfordring med at gøre genbrug mere omkostningseffektivt. "