PDF Basket
Zdaniem Europejskiej Agencji Środowiska przeciętny mieszkaniec Europy wytwarza niemal pięć ton odpadów rocznie. Zaledwie 38 % z nich trafia do recyklingu, natomiast większość ląduje na wysypiskach odpadów.
„Ze względu na dążenia Europy do realizacji celów środowiskowych i stworzenia gospodarki o obiegu zamkniętym, musimy znaleźć nowe sposoby, które pozwolą na zwiększenie odsetka recyklingu większej ilości surowców”, wyjaśnia Janusz Sikora, badacz z Politechniki Lubelskiej.
Innowacyjna technologia opracowana przez Sikorę wraz z zespołem w ramach projektu NEWEX umożliwia producentom łatwiejsze wytwarzanie nowych produktów z tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu, a tym samym zmniejsza zużycie energii, skraca czas produkcji i pozwala na wytwarzanie wyrobów charakteryzujących się wyższą jakością. Badacze przyglądają się obecnie skuteczności technologii oraz możliwości wykorzystania wielu rodzajów tworzyw sztucznych i wypełniaczy.
Wyrzucone i zmieszane
Jednym z celów, które przyświecały Sikorze, było zwiększenie możliwości odzysku wysokiej jakości surowców z odpadów. „Doskonałym przykładem jest wykorzystanie tworzyw sztucznych wykonanych z przetworzonej żywności, odpadów roślinnych i muszli”, zauważa Sikora. „Choć zastosowanie takiego procesu jest świetne z punktu widzenia gospodarki o obiegu zamkniętym, właściwości takich tworzyw sztucznych ulegają znaczącym zmianom, w związku z czym wiążą się z nimi pewne ograniczenia”.
Zespół Sikory skupił się na wytłaczarkach, które są wykorzystywane do produkcji wyrobów na bazie tworzyw sztucznych, takich jak rury, rynny czy elementy elewacji. Te stosunkowo niewielkie maszyny wykorzystują proces formowania, topiąc małe granulki plastiku przed przepchnięciem zmiękczonej masy przez matrycę. Rezultatem tego procesu są przedmioty o określonym kształcie.
„Gdy pojawia się konieczność wytwarzania nowego produktu, operator musi jedynie wymienić matrycę i skonfigurować linię technologiczną”, wyjaśnia Sikora. Niestety, gdy jako surowiec wykorzystywane jest tworzywo pochodzące z recyklingu, sprawy nieco się komplikują.
„Problem dotyczy obszaru wyposażonego w rowki, który można znaleźć w każdej wysokiej jakości wytłaczarce”, mówi Sikora. „Mowa o sekcji znajdującej się na samym początku procesu, która wytłaczania, wywiera nacisk na tworzywo sztuczne podawane do maszyny, a tym samym zwiększa ogólną sprawność”.
Na dobrym torze
Kluczowe wyzwanie stojące przed producentami dotyczy faktu, że wytłaczarki wymagają stosowania surowca w postaci granulatu złożonego z jednego rodzaju tworzywa.
W przypadku tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu i poddanych ponownej granulacji mamy do czynienia ze zróżnicowanymi rozmiarami samych granulek, a przedsiębiorstwa zajmujące się recyklingiem wytwarzają granulat o różnej średnicy. Ponadto ze względu na utratę pierwotnych właściwości w wyniku procesu, nadaje się do przetwarzania w mniejszym stopniu.
„Ponadto nie można zapominać o zanieczyszczeniach, które trafiają do tworzyw i utrudniają proces wytłaczania”, zauważa Sikora.
Wszystkie te czynniki nie tylko niwelują wiele korzyści środowiskowych płynących ze stosowania tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu, ale także sprawiają, że stosowanie takich surowców jest mniej opłacalne, a zatem mniej atrakcyjne dla producentów.
„Z moich rozmów z przedsiębiorcami wynika, że potrzebują wytłaczarek ze zmienną geometrią rowków”, wyjaśnia Sikora.
Innymi słowy, potrzebne jest rozwiązanie umożliwiające dostosowanie wymiarów rowków do wymiarów granulatu tworzywa sztucznego pochodzącego z recyklingu.
Doskonały operator
Zainspirowany tymi rozmowami, Sikora rozpoczął realizację finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu NEWEX. „Naszym celem było dostosowanie wytłaczarki jednoślimakowej do przetwarzania tworzyw sztucznych otrzymanych z odpadów pochodzących z recyklingu z najwyższą możliwą sprawnością”, dodaje.
Dzięki współpracy międzynarodowego zespołu specjalistów w ramach projektu powstały wirtualne, cyfrowe i trójwymiarowe modele elementów geometrycznych rowków oraz obrotowego cylindra. Następnie badacze przeprowadzili symulacje komputerowe, opracowali animacje i wykonali stosowne obliczenia.
Prace te zaowocowały opracowaniem prototypu wytłaczarki, która pozwala użytkownikom na dostosowywanie geometrii rowków podajnika przez zmianę głębokości każdego rowka, a nawet liczby rowków. Urządzenie zostało także wyposażone w zmodyfikowany cylinder, który może obracać się w dowolnym kierunku z żądaną prędkością. Badacze zmodyfikowali także ślimak wytłaczarki, by dostosować go do nowego cylindra.
„Koncepcja urządzenia opracowanego w ramach projektu NEWEX obejmuje szereg ruchomych elementów, które pod wpływem podwyższonej temperatury ulegają zjawisku rozszerzalności cieplnej”, wyjaśnia Sikora. „Powoduje to przepływ płynnego materiału do szczelin między tymi elementami”. Rozwiązanie opracowane przez zespół NEWEX jest przeznaczone dla wytłaczarek osiągających wydajność kilku ton tworzywa na godzinę.
Przemysł 4.0
Chociaż prototyp opracowany przez zespół miał być wyłącznie demonstratorem dostępnym w Lublinie, niedługo potem zainteresowała się nim polska spółka produkująca wytłaczarki. We współpracy z częścią partnerów zaangażowanych w projekt NEWEX i przy wsparciu finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu PROMATAI, Sikora pracuje obecnie nad dalszym rozwojem prototypu wytłaczarki, obejmującym funkcje sztucznej inteligencji i proces, który pozwoli urządzeniu automatycznie dostosować rozmiar rowków do potrzeb podawanego surowca.
„To dobra wiadomość dla małych producentów i jeszcze lepsza wiadomość dla środowiska”, podsumowuje Sikora.
Realizacja projektu NEWEX była możliwa dzięki dofinansowaniu ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”.