De acordo com a Fraunhofer, todo ano, cerca de 5,6 milhões de toneladas métricas de embalagens plásticas acabam no lixo doméstico na Alemanha – depois de serem usadas apenas uma vez. Até agora, menos de um terço delas pode ser reciclado. Trabalhando em parceria com a Hochschule Bremen – City University of Applied Sciences, o Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials (IFAM) visa transformar esses resíduos em produtos impressos em 3D de alta qualidade.
Os volumes de resíduos plásticos estão aumentando, tendo aproximadamente triplicado na Alemanha nos últimos 30 anos. Os resíduos de embalagens, em particular, são um grande contribuinte para isso. Enquanto as famílias alemãs produziram 2,1 milhões de toneladas métricas de resíduos plásticos em 1994, o número aumentou para 5,6 milhões em 2023. Isso torna ainda mais importante encontrar maneiras de reciclar esses produtos de uso único, a maioria dos quais é baseada em petróleo bruto.
“Mas é muito mais difícil reciclar resíduos pós-consumo do que resíduos plásticos deixados pela produção industrial”, disse a Dra. Silke Eckardt, professora com foco em sistemas de energia sustentáveis e eficiência de recursos na Hochschule Bremen – City University of Applied Sciences (HSB). Afinal, esses materiais não são apenas altamente heterogêneos, mas geralmente também sujos. Para fechar o ciclo de produção, a HSB se uniu a pesquisadores do Fraunhofer IFAM para reciclar esses plásticos difíceis de manusear de residências particulares e colocá-los em uso na AM.
“Como o resíduo deve ser reciclado para uso em impressão 3D, ele precisa atender a requisitos muito rigorosos para aspectos como pureza, forma e tamanho”, disse o Dr. Dirk Godlinski, gerente de projeto no grupo de trabalho de Tecnologia de Compósitos do Fraunhofer IFAM.
Para isso, a produção de polipropileno de uma planta de triagem de resíduos de embalagens foi utilizada em um estudo de viabilidade conduzido pela HSB e pelo Fraunhofer IFAM.
Para garantir pureza suficiente, Eckardt e sua equipe processaram ainda mais a saída da planta de triagem: nos Laboratórios de Economia Circular da universidade, eles moeram o plástico, lavaram-no e separaram o material indesejado do mainstream usando uma separação de flutuação-afundamento. A equipe usou tecnologia de infravermelho próximo para identificar plásticos estranhos residuais e os removeu posteriormente. Depois disso, os pesquisadores moeram o material novamente até que ele atingisse o tamanho de grão necessário para a composição e o secaram. Este método atingiu níveis de pureza de mais de 99,8%.
“No projeto, produzimos polipropileno homogêneo a partir do resíduo preparado”, disse Godlinski. “Esta é uma forma versátil de plástico que é durável, resistente à quebra e relativamente flexível.”
O cientista pesquisador e sua equipe produziram um fio plástico sólido. Primeiro, eles processaram os flocos de polipropileno reciclado em uma extrusora industrial no Fraunhofer IFAM. O material foi combinado lá, misturado usando diferentes geometrias de parafuso de extrusora, então derretido em temperaturas maiores que 200 graus Celsius e extrudado.
“A expertise consiste em ajustar precisamente os vários parafusos mecânicos, temperaturas, pressões e velocidades ao longo do processo de produção para que o produto final seja polipropileno homogêneo”, disse Godlinski. Para processamento posterior em impressão 3D, por exemplo, o fio deve ser redondo e consistente em diâmetro em todo o seu comprimento, com uma superfície lisa.
Os pesquisadores obtiveram sucesso nisso: o fio de plástico cinza, com cerca de dois milímetros de espessura, pôde ser usado diretamente como um filamento em uma impressora 3D comercial. Até agora, Godlinski e sua equipe imprimiram com sucesso seus primeiros componentes, incluindo tampas.
Isto marca a conclusão do estudo de viabilidade da HSB e Fraunhofer IFAM. Os pesquisadores agora estão otimizando o processo de produção. Ideias para projetos de acompanhamento já foram lançadas. Godlinski observa que os plásticos podem ser ainda mais refinados, por exemplo, pela introdução de aditivos como fibras de vidro durante a composição. Isso torna possível produzir até mesmo componentes de altíssima qualidade para uso em campos como aviação e indústria automotiva.
As estipulações legais também estão impulsionando o aumento da demanda por materiais reciclados: sob o Regulamento de Embalagens e Resíduos de Embalagens da UE (PPWR), as embalagens devem ser compostas de 10 a 35% 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 demanda por materiais reciclados é importante”, disse Eckardt. “Especialmente com relação às mudanças climáticas, precisamos pensar sobre eficiência de recursos. A economia circular está se tornando cada vez mais importante.” Godlinski concorda: “Quanto mais resíduos reutilizamos e reciclamos, mais energia e recursos podemos conservar”. Para saber mais sobre o processo acesse o site.
