Saksalaisissa kotitalouksissa muovijätettä syntyy kolme kertaa enemmän kuin 30 vuotta sitten. Suuri osa siitä koostuu pakkauksista. Saksalaiset tutkijat ovat nyt onnistuneet valmistamaan tästä muovista filamentteja 3D-tulostukseen.
Fraunhoferin tuotantotekniikka ja IFAM (Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials) ovat yhteistyössä Bremenin korkeakoulun HSB:n (City University of Applied Sciences) kanssa tutkineet, kuinka jäte voitaisiin muuntaa korkealaatuisiksi 3D-tulostetuiksi tuotteiksi. Näin asiasta kerrotaan lehdistötiedotteessa.
Vuonna 1994 saksalaiset kotitaloudet tuottivat 2,1 miljoonaa tonnia muovijätettä; 30 vuotta myöhemmin määrä oli noussut 5,6 miljoonaan tonniin. Tähän mennessä alle kolmasosa tästä on voitu kierrättää. Koska suuri osa jätteestä koostuu kertakäyttötuotteista, jotka koostuvat pitkälti raakaöljystä, tutkijatiimille oli erityisen tärkeää lisätä kierrätystä.
– Kuluttajajätteen kierrättäminen on kuitenkin paljon vaikeampaa kuin teollisuustuotannosta tulevan muovin, selittää professori Silke Eckardt. Hänen tutkii kestäviä energiajärjestelmiä ja resurssitehokkuutta HSB:ssä.
99,8-prosenttisesti puhdasta
Materiaali ei ole ainoastaan hyvin heterogeenisiä vaan myös yleensä likaisia. Sulkeakseen tuotantosyklin HSB yhdisti voimansa Fraunhofer IFAM:n tutkijoiden kanssa. Tavoitteena oli kierrättää myös kotitalouksien vaikeasti käsiteltävät muovit ja käyttää ne lisäainevalmistuksessa.
– Koska jäte kierrätetään 3D-tulostusta varten, sen on täytettävä erittäin tiukat vaatimukset puhtauden, muodon ja koon osalta, selittää Dirk Godlinski, Fraunhofer IFAM:n komposiittitekniikan työryhmän projektipäällikkö.
Tätä varten käytettiin polypropeenia (PP), joka oli peräisin pakkausjätteen lajittelulaitokselta. Riittävän puhtauden varmistamiseksi Eckardt ja hänen tiiminsä käsittelivät edelleen lajiteltua materiaalia: Yliopiston kiertotalouslaboratorioissa muovi jauhettiin, pestiin ja ei-toivottu materiaali erotettiin päävirrasta kellunta-/uppomenetelmällä.
Tiimi käytti lähi-infrapunatekniikkaa (NIR) tunnistaakseen jäljelle jääneet vieraat muovit, ja poisti ne. Sen jälkeen materiaali jauhettiin uudelleen, kunnes saavutettiin haluttu raekoko kompondointia varten, ja se kuivattiin. Tällä menetelmällä saavutettiin yli 99,8 prosentin puhtausaste.
Kapselien tulostus onnistui
Tämän jälkeen Fraunhofer IFAM otti projektin haltuunsa:
– Tuotimme homogeenista polypropeenia valmistellusta jätteestä. Tämä on monipuolista muovia, joka on kestävää, murtumatonta ja suhteellisen joustavaa, kertoo Godlinski.
Tutkimusryhmä sai aikaan kiinteän muovinauhan. Kierrätetystä polypropeenista tehdyt hiutaleet käsiteltiin ensin teollisessa suulakepuristimessa Fraunhofer IFAM:lla. Materiaali yhdistettiin, sekoitettiin suulakepuristimen ruuvien erilaisten geometrioiden avulla, sulatettiin yli 200 celsiusasteessa ja puristettiin suulakkeiden läpi.
– Asiantuntemus piilee siinä, että eri mekaaniset ruuvit, lämpötilat, paineet ja nopeudet säädetään tarkasti tuotantoprosessin aikana, jotta lopputuotteesta saadaan homogeenista polypropeenia, selittää Godlinski.
Jatkokäsittelyä varten 3D-tulostuksessa nauhan on oltava pyöreä ja halkaisijaltaan tasainen koko pituudeltaan, ja sen pinnan on oltava sileä. Tutkijat onnistuivat tässä: Harmaa, noin kaksi millimetriä paksu muovinauha voitiin käyttää suoraan kaupallisessa 3D-tulostimessa filamenttina. Nyt Godlinski ja hänen tiiminsä ovat onnistuneesti tulostaneet ensimmäiset komponenttinsa kapseleineen.
Uusiakin projekti-ideoita on jo ilmassa – muun muassa muovin jatkojalostaminen lasikuidulla, jolloin sitä voitaisiin käyttää ilmailussa- ja autoteollisuudessa.
