Glede na vse večjo uporabo FRP v skoraj vseh v vseh sektorjih, je potrebno sprejeti vse več ukrepov za omejitev nastajanja odpadkov iz kompozitov. Oblikovalci, ki danes uporabljajo kompozitne materiale, morajo upoštevati življenjski cikel uporabo in lastnosti ob koncu uporabe. Vprašanja ponovne uporabe, recikliranja ali varnega odstranjevanja materialov bi morali upoštevati že v fazi načrtovanja.
Medtem, ko je materiale FRP na osnovi termoplastov mogoče enostavno reciklirati s ponovnim taljenjem in preoblikovanjem, je recikliranje izdelkov FRP na osnovi duroplastičnih materialov s predelavo vlaken, težja naloga. Obstajajo trije glavni postopki recikliranja, s katerimi lahko pridobimo dodano vrednost iz FRP termosetnih odpadnih materialov.
Sežig in sosežig
Sežig FRP odpadkov je v nekateri literaturi označen kot “recikliranje”, vendar je to še vedno pod vprašajem. Pri sežiganju se pridobi del energije odpadnih materialov, medtem ko pri odlaganju ne. Pomanjkljivost sežiganja pa je onesnaženost zraka. Po drugi strani pa vlakna in polnila v materialih še vedno končajo kot odpadek na odlagališču. Lahko pa postanejo tudi nevarni odpadki, kar je odvisno od kemične analize pepela. Kalorična vrednost FRP odpadkov je odvisna od organske frakcije in pri tipičnih kompozitih GFRP/CFRP ta predstavlja le 30-40 % mase. Upravljavci sežigalnic dejansko zaračunavajo več za sprejem odpadkov iz FRP, da ne bi preobremenili sistema. Sežiganje plastičnih odpadkov omejuje količino gospodinjskih odpadkov, ki jih je mogoče predelati, kar pomeni, da je treba velike količine gospodinjskih odpadkov (ki jih je na voljo neomejeno) poslati na odlagališče. Trenutno sežiganje z delno energetsko obnovo vse manj velja za stroškovno učinkovito pot za FRP odpadke.
Vir informacij.
Neowa GmbH, Lüneburg
Sosežig v cementarnah je v zadnjem času ena od bolj prepoznanih alternativ za GFRP odpadke, ki ponujajo poleg energetske še materialno obnovo. GFRP običajno vsebuje steklo aluminijev borisilikat, skupaj z organsko smolo in pogosto kalcijevim karbonatnim polnilom. Ko se organska smola dovaja v cementno peč, gori in zagotavlja energijo, mineralne sestavine, kot so Si, Ca in Al, pa so surovina za cementni klinker. To pomeni, da na koncu ni ostankov. Vendar je za ta postopek še vedno treba plačati precejšnjo vsoto za sprejem odpadkov. Poleg tega je skupna količina goriva, ki se v cementnih pečeh nadomesti z odpadki GFRP, omejena zaradi prisotnosti bora, ki ga običajno najdemo v ojačitvi iz E-steklenih vlaken. Več kot 0,2 % bora v cementu podaljša čas strjevanja in zmanjša zgodnjo trdnost. V praktičnem smislu to pomeni, da bi lahko z odpadki GFRP nadomestili največ 10 % goriva, ki se ga vnese v cementno peč. Odpadki oddani v cementno peč morajo biti manjši od določene velikosti (20 mm x 20 mm), vsebovati morajo malo strupenih snovi in težkih kovin, imeti pa morajo specifično kalorično vrednost višjo od 5.000 kcal/kg in ne smejo ustvarjati prahu. V Evropi ta način reciklaže odpadkov iz GFRP poteka v Nemčiji, v podjetju Neowa GmbH, Lüneburg in preko projekta CompoCycle dveh nemških podjetij, Zajons in Holcim. Recikliranje s soproizvodnjo v cementnih pečeh je v celoti v skladu z evropsko okvirno direktivo o odpadkih 2008/98/ES in je vključeno v opredelitev preprečevanja nastajanja odpadkov in možnosti ravnanja z odpadki kot predelava ali recikliranje. Vgradnja FRP v beton se tako zdi potencialno privlačna rešitev, ki zagotavlja povpraševanje in kjer proizvodna infrastruktura že obstaja. Evropska služba za recikliranje (European Recycling Service Company) meni, da je cementna peč najbolj trajnostna možnost za upravljanje z odpadnim FRP, z opombo, da je manj ekonomična kot odlagališče, kjer je le to na voljo. To se lahko spremeni z zahtevnejšo zakonodajo.
Vir informacij.
Solvoliza je metoda, katera obsega cilj pridobivanja smolnatih materialov poleg polnila in vlaken v primeru FRP. Za razgradnjo FRP smol v material z nizko molekulsko maso in idealno monomere, ki so se sprva uporabljali za proizvodnjo smole, se uporablja topila. Evropski projekt EUROCOMP je raziskoval postopek solvolize kot praktične metode za recikliranje FRP odpadkov, z namenom pridobivanja smol in vlaken ločeno. Solvoliza je drag postopek in ni bila konkurenčna obdelavi, kot je mehansko recikliranje ali sežigom s kogeneracijo energije, v smislu vplivov na okolje. Sta pa pri pirolizi in solvolizi seveda možnosti za razvoj in potencialno uporabnost v prihodnosti.
Vir informacij.
Oksidacija v fluidnih plasteh je še en termični postopek za recikliranje FRP, ki vključuje zgorevanje polimerne matrice v vročem toku, bogatem s kisikom. V tem postopku predelana vlakna so čista in kažejo zelo malo površinske kontaminacije zaradi odlaganja oglja; vendar se moč in dolžina vlaken zmanjšata.
Piroliza je najbolj pogost postopek termične reciklaže, ki vključuje segrevanje odpadnega materiala v inertni atmosferi, da se polimerni material pridobi kot olje. Piroliza vključuje temperature približno 450-700°C za razgradnjo FRP in vodi k obnovitvi vlaken, polnil in vložkov. Piroliza ne vodi do predelave smol, ki ob procesu izhlapijo v plinasto stanje. Takšna atmosfera preprečuje zgorevanje, zato so učinki onesnaževanja zraka pri tem postopku manj škodljivi kot pri sežiganju. Druga prednost je, da se lahko pridobljeno olje uporabi kot gorivo ali pa se ga rafinira za regeneracijo kemične surovine za proizvodnjo smol. Omejitev te tehnike je krhkost površine, ki jo povzroča toplotna obremenitev regeneriranih vlaken, zaradi česar se zmanjša njihova prvotna trdnost. Steklena vlakna se ob pirolizi fizično degradirajo, vendar so bila reciklirana vlakna uspešno uporabljena pri izdelavi novega kompozitnega materiala s »približno 25 % originalnih steklenih vlaken«, poroča literatura.
Vir informacij.
Mehansko recikliranje
Vir informacij.
Vir informacij.
Vir informacij.
Dobljeni reciklati, mešanica praškastega in vlaknatega materiala, se lahko vključijo kot nadomestno polnilo ali ojačitev v nove kompozitne materiale ali kot recikliranje v zaprtem krogu. Komercialni pristop k mehanskemu recikliranju FRP-jev se je dejansko začel v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Odpadni material FRP se drobi v prah, kosmiče in vlakna različnih dolžin. Metode se izboljšujejo za pridobivanje različnih vrst materialov, ki jih je mogoče reciklirati. Najpogostejša uporaba recikliranih FRP-jev je kot polnila / ojačitve v različnih aplikacijah kot so beton, asfalt, asfaltna armatura itd. Vendar pa je aplikacija za uporabo kot polnilo za beton / asfalt itd. morda omejena (<10%), saj se mehanske lastnosti recikliranih spojin poslabšajo in nova polnila so relativno poceni.
KONTAKT
Gospodarska zbornica Slovenije, Zbornica gradbeništva in industrije gradbenega materiala
Dimičeva ulica 13, 1504 Ljubljana
T: +386 1 589 82 46
E: zgigm@gzs.si
W: gzs.si/zgigm


