Melhoria da reciclagem de plástico a partir de resíduos de embalagens
Plástico reciclado utilizado em filamentos para impressão 3D
Todos os anos, cerca de 5,6 milhões de toneladas de embalagens de plástico vão parar ao lixo doméstico na Alemanha, depois de terem sido utilizadas uma única vez. Até à data, menos de um terço destas embalagens pode ser reciclado. Trabalhando em parceria com a Hochschule Bremen - City University of Applied Sciences, o Instituto Fraunhofer de Tecnologia de Fabrico e Materiais Avançados IFAM tem como objetivo transformar estes resíduos em produtos impressos em 3D de alta qualidade.
Os volumes de resíduos de plástico estão a aumentar, tendo aproximadamente triplicado em toda a Alemanha nos últimos 30 anos. Os resíduos de embalagens, em particular, são um dos principais factores que contribuem para esta situação. Enquanto as famílias alemãs produziam 2,1 milhões de toneladas métricas de resíduos de plástico em 1994, esse número aumentou para 5,6 milhões em 2023. Por isso, é ainda mais importante encontrar formas de reciclar estes produtos de utilização única, a maior parte dos quais tem por base o petróleo bruto.
"Mas é muito mais difícil reciclar os resíduos pós-consumo do que os resíduos de plástico que sobram da produção industrial", explica a Dra. Silke Eckardt, professora de sistemas de energia sustentável e eficiência de recursos na Hochschule Bremen - Universidade de Ciências Aplicadas (HSB). Afinal, estes materiais não são apenas altamente heterogéneos, mas também geralmente sujos. No entanto, para fechar o ciclo de produção, a HSB associou-se a investigadores do Fraunhofer IFAM para reciclar até mesmo estes plásticos difíceis de manusear provenientes de casas particulares e depois utilizá-los no fabrico de aditivos.
Plástico reciclado utilizado em filamentos para impressão 3D
"Uma vez que os resíduos devem ser reciclados para serem utilizados na impressão 3D, têm de cumprir requisitos muito rigorosos em aspectos como a pureza, a forma e o tamanho", explica o Dr. Dirk Godlinski, gestor de projeto no grupo de trabalho de Tecnologia de Compósitos do Fraunhofer IFAM.
Para o efeito, a produção de polipropileno de uma unidade de triagem de resíduos de embalagens foi utilizada num estudo de viabilidade realizado pela HSB e pelo Fraunhofer IFAM.
Para garantir uma pureza suficiente, Eckardt e a sua equipa processaram ainda mais a produção da unidade de triagem: Nos Laboratórios para a Economia Circular da universidade, trituraram o plástico, lavaram-no e separaram o material indesejável do fluxo principal utilizando uma separação por flutuação e por afundamento. A equipa utilizou tecnologia de infravermelhos próximos para identificar plásticos estranhos residuais
para identificar os plásticos estranhos residuais e removê-los posteriormente. Depois disso, os investigadores voltaram a triturar o material até este atingir a granulometria necessária para a composição e secaram-no. Este método alcançou níveis de pureza superiores a 99,8 por cento.
Depois, o Fraunhofer IFAM assumiu o controlo: "No projeto, produzimos polipropileno homogéneo a partir dos resíduos preparados", diz Godlinski. "Trata-se de uma forma versátil de plástico, durável, resistente à rutura e relativamente flexível".
O investigador e a sua equipa produziram um fio de plástico sólido. Primeiro, processaram os flocos de polipropileno reciclado numa extrusora industrial no Fraunhofer IFAM. O material foi aí combinado, misturado utilizando diferentes geometrias de parafuso de extrusão, depois fundido a temperaturas superiores a 200 graus Celsius e extrudido.
"A experiência consiste em ajustar com precisão os vários parafusos mecânicos, temperaturas, pressões e velocidades ao longo do processo de produção para que o produto final seja um polipropileno homogéneo", explica Godlinski. Para o processamento posterior na impressão 3D, por exemplo, o fio deve ser redondo e ter um diâmetro consistente em todo o seu comprimento, com uma superfície lisa.
Os investigadores foram bem sucedidos neste objetivo: O fio de plástico cinzento, com cerca de dois milímetros de espessura, pôde ser utilizado diretamente como filamento numa impressora 3D comercial. Neste momento, Godlinski e a sua equipa já imprimiram com sucesso os seus primeiros componentes, incluindo as tampas.
Este facto marca a conclusão do estudo de viabilidade realizado pela HSB e pelo Fraunhofer IFAM. Os investigadores estão agora a otimizar o processo de produção. Já foram lançadas ideias para projectos posteriores. Godlinski observa que os plásticos podem ser ainda mais refinados, por exemplo, através da introdução de aditivos como fibras de vidro durante a composição. Isto torna possível produzir componentes de alta qualidade para utilização em áreas como a aviação e a indústria automóvel.
As disposições legais também estão a impulsionar o aumento da procura de materiais reciclados: De acordo com o Regulamento da UE relativo a embalagens e resíduos de embalagens (PPWR), as embalagens devem ser compostas por 10 a 35 por cento de materiais reciclados até 2030, dependendo do tipo de plástico e do produto, excluindo dispositivos médicos e produtos farmacêuticos. O requisito para 2035 é de 25 a 65% de materiais reciclados.
"Aumentar a procura de materiais reciclados é importante", afirma Eckardt com convicção. "Especialmente no que diz respeito às alterações climáticas, temos de pensar na eficiência dos recursos. A economia circular está a tornar-se cada vez mais importante." Godlinski concorda: "Quanto mais resíduos reutilizarmos e reciclarmos, mais energia e recursos podemos conservar."
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