Recyklace skelných laminátů: Metody a výzvy

Větrné elektrárny, coby zdroj čisté a obnovitelné energie, se jeví být jedním ze slibných řešení pro budoucnost. Ve Spojených státech amerických teď ale zjišťují, že kromě jejich výroby je zapotřebí domyslet i recyklaci. Listy rotorů starých modelů tu zatím pohřbívají na skládkách.

Problém s recyklací listů rotorů

Turbíny, tedy ona užitečná jádra otočných mechanismů větrníků, obvykle lze recyklovat. Opravit, doplnit, vylepšit a nakonec instalovat na nějakou další větrnou farmu. Dopřát jim po úpravě šanci na další život. S listy rotorů je to ale horší. Po letech používání poškozené, ovlivněné podmínkami stanoviště, nebo prostě jen výběhové, nemají další uplatnění. Jsou totiž designovány na míru konkrétnímu větrníku a v nových, na vyšší kapacitu budovaných elektrárnách, pro ně není místo.

Náročné zbavování se listů

Co to znamená? Likvidace? Není přitom mnoho způsobů, jak se jich zbavit. Jsou, z podstaty své funkce, velmi odolné a pevné. Můžete je třeba drtit, rozšrotovat na stejnorozměrnou hrubou štěpku. Jenže s tím si poradí jen pár průmyslových drtičů, využívaných v dolech. Ve státě Wyoming, který se pyšní největším zastoupením produkce čisté energie z větrných elektráren ve svém domácím mixu, mají jen jeden takový. Teoreticky, nikdo totiž neříká, že jim ho provozovatelé dolů zapůjčí. A je tu samozřejmě logistický problém s přepravou.

Ekonomické a ekologické aspekty

„Což je dost hloupé,“ říká Rob Van Vleet, jeden ze správců větrné farmy Kimball WP. „Rozebrání farmy stojí peníze, demontáž jednotlivých listů také, jejich transport k recyklaci rovněž a produktem drcení není nic, co by mělo hodnotu. Jsou to jen výdaje, ztráty.“ Upozorňuje přitom na to, že byznys kolem větrných elektráren ve Státech je relativně mladou záležitostí a konec životního cyklu je tu dosud prakticky neřešenou záležitostí. „Města a vesnice, které si jich pár desítek pořídily, dnes určitě nemají plán, co s nimi budou dělat.

Jak zmiňuje Cindy Langstromová, která skládku starých listů větrných elektráren spravuje, jedinou úsporou místa je tu nařezání listu na tři nestejné díly, s tím, že ty tenčí se zasunou dovnitř širšího. Pak se ale stejně ponechají na místě skládky. První pokusy s recyklací listů elektráren se zatím nesměle rozjíždí v Texasu, ale prozatím je to ztrátové podnikání. Provozovatele větrných elektráren totiž vyjde skládkování pořád levněji, než převoz a zaplacení recyklace. „Dřív nebo později to ale budeme muset začít řešit,“ říká Van Vleet. „Na každém pohřbeném listu rotoru přicházíme o peníze a materiál.

Čtěte také: Jak recyklovat starý šicí stroj

Sklolaminát: Materiál s budoucností

Sklolaminát nachází široké uplatnění v různých odvětvích díky svým unikátním vlastnostem, jako je vysoká pevnost, nízká hmotnost a odolnost vůči korozi. Mezi typická použití sklolaminátu patří výroba sportovního vybavení, jako jsou lodě, surfovací prkna, hokejky a části kol. Díky své nízké hmotnosti a vysoké pevnosti je sklolaminát ideálním materiálem pro konstrukci lehkých a odolných dílů.

Ve stavebnictví se sklolaminát používá pro výrobu střešních krytin, obkladů, izolačních panelů a bazénů. Jeho odolnost vůči povětrnostním vlivům a vodě z něj činí ideální materiál pro venkovní použití. Sklolaminát se také používá v automobilovém průmyslu pro výrobu karoserií, nárazníků a dalších dílů. Díky své pevnosti a nízké hmotnosti může sklolaminát přispět ke snížení hmotnosti vozidel a tím i ke snížení spotřeby paliva. Sklolaminát je všestranný materiál s širokou škálou využití.

Recyklace sklolaminátu: Výzvy a možnosti

Sklolaminát, pevný a odolný materiál s širokým využitím, představuje z hlediska recyklace specifickou výzvu. Na rozdíl od běžných plastů nebo kovů je jeho recyklace složitější a energeticky náročnější. Hlavní překážkou je kompozitní povaha sklolaminátu, který se skládá ze skelných vláken vázaných v polyesterové pryskyřici. Oddělení těchto dvou složek je technologicky náročné a vyžaduje specializované procesy.

Přestože je recyklace sklolaminátu náročná, existují technologie, které umožňují jeho opětovné využití. Jednou z možností je mechanická recyklace, při které se materiál drtí na jemný prášek, který lze následně přidávat do betonu nebo asfaltu. Další možností je pyrolýza, proces tepelného rozkladu bez přístupu kyslíku, při kterém se uvolňují plyny a pevný zbytek s obsahem skla. Tyto produkty lze dále využít v různých průmyslových odvětvích.

Alternativy ke sklolaminátu

Sklolaminát je sice odolný a všestranný materiál, ale existují i alternativy, které by mohly lépe vyhovovat vašim potřebám. Uhlíková vlákna jsou lehčí a pevnější než sklolaminát, ideální pro aplikace, kde je klíčová váha, například v letectví nebo závodních sportech. Cena uhlíkových vláken je ovšem vyšší.

Čtěte také: Zodpovědný přístup k recyklaci kávových kapslí

Další možností je aramidové vlákno, známé pod obchodním názvem Kevlar. Aramid je odolný vůči nárazu a opotřebení, proto se používá na neprůstřelné vesty nebo ochranné pomůcky. Pro běžné použití je ale méně obvyklý kvůli náročnosti zpracování. Pokud hledáte ekologickou variantu, zvažte přírodní vlákna, jako je len nebo konopí. Tato vlákna jsou sice méně pevná, ale biologicky odbouratelná a šetrná k životnímu prostředí.

Bezpečnost při práci se sklolaminátem

Sklolaminát je obecně považován za bezpečný materiál s širokou škálou využití. Je však důležité zvážit některé bezpečnostní aspekty, a to jak při práci se sklolaminátem, tak i při používání výrobků z něj. Při manipulaci se skelnými vlákny je třeba dbát zvýšené opatrnosti. Vlákna jsou velmi jemná a mohou dráždit pokožku, oči a dýchací cesty. Proto je nezbytné používat vhodné ochranné pomůcky, jako jsou rukavice, brýle a respirátor. Důležité je také zajistit dostatečné větrání, aby se prach ze skelných vláken nehromadil v ovzduší.

Hotové výrobky ze sklolaminátu jsou obvykle bezpečné pro běžné použití. Je však důležité si uvědomit, že při mechanickém poškození se mohou uvolňovat skelná vlákna. V takovém případě je nutné postupovat opatrně a poškozený výrobek opravit nebo zlikvidovat.

Výroba skelných laminátů

Výroba sklolaminátu obvykle probíhá procesem laminace. Při ručním kladení se na formu nanáší vrstva pryskyřice a na ni se pokládá vrstva skleněné tkaniny. Tento proces se opakuje, dokud se nedosáhne požadované tloušťky. Poté se materiál nechá vytvrdnout, a to buď za pokojové teploty, nebo za zvýšené teploty v peci. Kromě ručního kladení existují i jiné metody výroby sklolaminátu, jako je například nástřik, pultruze nebo odlévání.

Sklolaminát se pyšní řadou vlastností, díky nimž si vydobyl pevné místo v mnoha odvětvích. Jednou z jeho největších předností je vysoká pevnost v poměru k jeho hmotnosti. To z něj činí ideální materiál pro konstrukce, kde je žádoucí nízká hmotnost bez kompromisů v odolnosti. Odolnost vůči korozi je další vlastností, která dělá ze sklolaminátu atraktivní volbu. Na rozdíl od kovů nekoroduje, a proto se skvěle hodí do prostředí s vlhkostí nebo chemikáliemi.

Čtěte také: Výzvy v recyklaci tvrzených plastů

Výzkum a vývoj v oblasti kompozitních materiálů

Při Univerzitě Tomáše Bati ve Zlíně již přes 10 let působí Ústav výrobního inženýrství, který se jako jediný ve střední Evropě komplexně zabývá plastikářským průmyslem. Vznikl rozdělením Ústavu gumárenské a plastikářské technologie při tehdejší Fakultě technologické VUT Brno a v současné době zabezpečuje výchovu odborníků v těchto oblastech:

• návrh, konstrukce, dimenzování a výroba polymerních výrobků;
• návrh, konstrukce, dimenzování a výroba nástrojů pro zpracování polymerů;
• řízení a hodnocení jakosti nejen v plastikářském průmyslu.

Jeho vědecko-výzkumné aktivity těsně souvisejí s pedagogickou činností a pokrývají velmi široké pole:

• navrhování a dimenzování výrobků z polymerů a kompozitů s polymerní matricí;
• modelování mechanického chování výrobků z polymerů a kompozitů s polymerní matricí;
• konstrukce nástrojů pro zpracování polymerů (například vstřikovacích forem nebo vytlačovacích hlav) včetně simulací toku polymerních tavenin;
• obrábění polymerů, kompozitů s polymerní matricí a kovů;
• povrchové úpravy nástrojů pro zpracování polymerů;
• využití moderních technologií (například rapid prototypingu) při návrhu polymerních výrobků i konstrukci nástrojů pro zpracování polymerů;
• modifikace vlastností polymerů radiačním síťováním;
• řízení jakosti, testování a hodnocení kvality výrobků, zejména z polymerních materiálů.

Ústav výrobního inženýrství je rozdělen na tři oddělení, která tematicky zastřešují jeho pedagogické a vědecko-výzkumné aktivity.

Oddělení Stroje a nástroje:

• navrhování a dimenzování výrobků z polymerů a kompozitů s polymerní matricí
• modelování mechanického chování
• materiálové charakteristiky
• vstřikovací formy
• vyfukovací formy, tvarovací a lisovací formy, vytlačovací hlavy
• simulace (Moldflow, Cadmould, Virtual Extrusion Laboratory)
• materiálové charakteristiky - vlastnosti kovových a nekovových materiálů
• reverzní inženýrství
• rapid prototyping
• silniční pláště
• třecí charakteristiky polymerů
• likvidace a recyklace výrobků na konci jejich životnosti

Oddělení Technologie:

• výroba skelných a uhlíkových laminátů z polyesterových a epoxidových pryskyřic
• metoda ruční laminace a metoda laminace vakuovou infuzí
• výroba sendvičových struktur s různým typem voštin a nosných vrstev
• použití prepreg technologie
• testy mechanických a teplotních vlastností vyrobených kompozitů
• návrh výrobku, vhodné technologie a konstrukce formy
• PIM technologie
• vstřikování kovových a keramických práškových materiálů (alternativa k tradičním metalurgickým procesům)
• optimalizace procesů
• studium energetické náročnosti
• dielektrický ohřev
• optimalizace podmínek míchacího procesu
• modifikace vlastností polymerů
• obrábění kovů a polymerů
• konvenční metody obrábění
• nekonvenční metody obrábění
• dokončovací metody obrábění
• nekonvenční metody obrábění − mikroobrábění polymerních materiálů laserem: experimenty s různými polymerními materiály a CO2 laserem při změně technologických podmínek, posouzení jejich vlivu na kvalitu obráběných ploch
• parametrické studie charakteru teplotního pole v okolí řezu konečně-prvkovou simulací
• predikce vstupních parametrů s využitím ANN

Oddělení Jakost a metrologie:

• snímání rychlých dějů vysokorychlostní kamerou (až 33 000 snímků za sekundu)
• zpracování naměřených dat
• kvalita povrchu - kontaktní a bezkontaktní metody snímání ploch (tvarů)
• opotřebení výrobků
• off-road (chip-chunk odolnost)
• měření mikrotvrdosti pro kovy a polymery
• mikrovrypová zkouška pro kovy a polymery
• studium struktury a morfologie polymerů
• RTG difrakce − krystalinita, velikost krystalů a orientace u částečně krystalických polymerů
• morfologie polymerů pomocí elektronové mikroskopie a difrakce
• teplotní vlastnosti polymerů pomocí diferenční skenovací kalorimetrie
• výzkum elektroa magnetoreologických suspenzí
• inteligentní systémy reagující změnou tuhosti v závislosti na vnějším elektrickém, resp. magnetickém poli
• automobilový průmysl: tlumiče (Audi TT), brzdy, spojky.

Ústav výrobního inženýrství je zodpovědný za realizaci studijního programu Procesní inženýrství. Disponuje celou řadou zařízení, díky nimž je schopen velice dobře spolupracovat s průmyslovou sférou. K tomuto účelu používají rovněž finanční nástroje stimulující spolupráci podnikatelských subjektů s vědecko-výzkumnými institucemi, tzv. inovační vouchery. V neposlední řadě využívají také rámcových smluv týkajících se konkrétních témat v oblasti polymerních materiálů a kompozitů.

V současné době je ředitelkou Ústavu výrobního inženýrství prof. Ing. Berenika Hausnerová, Ph.D., která se specializuje na vysoce plněné polymerní systémy a směsi polymerů, aplikovanou reologii a vstřikování kovových a keramických prášků. Za svou vědeckou práci již získala několik ocenění, například v roce 1999 cenu Werner von Siemens Excellence Award za disertační práci nebo roku 2006 cenu For Women in Science, organizovanou společností L’Oreal a UNESCO a podporovanou Akademií věd ČR.

Projekty v oblasti kompozitních materiálů

• Vývoj je zaměřený na konkrétní aplikace s cílem vyhovět přání zákazníků a držet krok s trendem v oblasti nových netradičních kompozitních materiálů a výrobků.
• Řešení problematiky výroby nových kompozitních materiálů, které vyhovují náročným požadavkům na požární vlastnosti a také na požární odolnost.
• Projekt je zaměřen na výzkum a vývoj inovativních kompozitních dveří a výplní stavebních otvorů s vysokou odolností proti mimořádným zatížením. pro stávající i nové konstrukce s možností úprav podle specifikace jednotlivých zákazníků. Rozsah specifikace bude založen na modulové kombinaci bezpečnostních, protipožárních a balistických vlastností. optimalizačních nástrojů, software pro CNC a frézy, zásady systému BIMu atd.
• Projekt si klade za cíl vyvinout alternativní návrh vybraných konstrukčních částí dopravní infrastruktury, které jsou vystavené vnějším agresivním vlivům. Projekt se zaměřuje na návrh a experimentální ověření chování monolitických a prefabrikovaných prvků, jako jsou např. mostní římsy, či soklové panely protihlukových stěn. Zahrnuje i numerickou analýzu, která může umožnit aplikaci získaných poznatků i na řadu dalších konstrukčních detailů a prvků.
• Projekt si klade za cíl vyvinout odolnou a trvanlivou alternativu smykových trnů, určených pro použití v dilatačních spárách betonových konstrukcí. Při návrhu budou kladené vysoké nároky na environmentální dopady a životní cyklus nejen nově vyvinutého výrobku, ale i celé konstrukce. Výsledkem je korozivzdorná konstrukce, vedoucí k významnému snížení nákladů na sanace a opravy v průběhu její životnosti.
• Primárním cílem projektu je snížení množství skládkovaného a spalovaného sklolaminátového odpadu prostřednictvím mechanického zpracování a následného využití ve výrobě kompozitních prvků. Zavedení recyklační technologie umožní efektivnější hospodaření se zdroji a posun směrem k oběhovému hospodářství ve výrobním procesu vlákny vyztužených laminátů. V rámci řešení projektu budou vyvinuty inovativní produkty s nízkou uhlíkovou stopou, které budou využívat specificky upravené laminátové recykláty, jež budou primární aktivitou řešení navrhovaného projektu.
• V PREFĚ KOMPOZITY, a.s. je řešen projekt TH 02020548 Progresivní montované kompozitní konstrukce z pultrudovaných profilů. Na projektu spolupracujeme s Fakultou stavební Vysokého učení technického v Brně. Cílem projektu je vývoj nových konstrukčních styků mezi kompozitními profily a spřažení kompozitních profilů s plošnými prvky, jako jsou např.
• Projekt si klade za cíl vyvinout aplikovatelnou alternativu ke kovovým výztužím stavebních prvků s přerušením tepelných mostů. Typickou aplikační oblastí vyvinutého produktu budou např.
• V PREFĚ KOMPOZITY, a.s. je za podpory Ministerstva průmyslu a obchodu řešen projekt FV 10317 Pokročilé kotevní kontaktní materiály s využitím kompozitů. Na projektu spolupracujeme s Fakultou stavební Vysokého učení technického v Brně.
• Firma PREFA KOMPOZITY, a.s. je spoluřešitelem projektu MPO-TRIO FV10588 Nová generace prostorových prefabrikátů z vysokohodnotných betonů se zvýšenou mechanickou odolností a trvanlivostí, který má za cíl vyvinutí nové generace prostorových betonových prefabrikátů s podstatně zlepšenými užitnými vlastnostmi. Projekt je v běhu od července roku 2016.
• V PREFĚ KOMPOZITY, a.s. je za podpory Ministerstva průmyslu a obchodu řešen projekt FV 10505 Inteligentní kompozitní kotevní prvek. Na projektu s námi spolupracujeme firma Strix Chomutov, Vysoké učení technické v Brně a České vysoké učení technické v Praze.
• Firma PREFA KOMPOZITY, a.s. je spoluřešitelem projektu MPO-TRIO FV10506 - Výzkum a vývoj mobilní ochranné a balistické bariéry tvořené kompozitní deskou a vodní náplní, který má za cíl vyvinout mobilní ochranné a balistické bariéry. Projekt je v běhu od září roku 2016.
• V PREFĚ KOMPOZITY je za podpory Technologické agentury ČR řešen projekt TA04011047 s názvem „Vývoj kontinuální technologie výroby 3D kompozitních prvků“. Projekt byl zahájen v druhé polovině 2014.
• Tento vzdělávací program byl zahájený v roce 2009 za podpory VUT v Brně. Na tvorbě odborných podkladů a metodik se od začátku podílejí zaměstnanci Ústavu zděných a betonových konstrukcí pod vedením vedoucího ústavu prof.
• V roce 2009 zahajujeme spolupráci na technickém vzdělávání dětí předškolního věku v rámci programu „Rozvoj venkova“. Týká se to oblasti Poličska a některých obcí z Brna - venkova. Volně navazující aktivitou je technické vzdělávání dětí na 1.stupni základních škol v rámci programu „Vzdělávání pro konkurenceschopnost“. Školy a školky budou vybaveny nezbytnými pomůckami, nářadím a nástroji. Společnost Prefa Kompozity, a.s. Na konferenci vystoupil prof.
• V roce 2012 bylo zahájeno řešení nového projektu Light structures - progresivní konstrukce z moderních kompozitních prvků.
• V letech 2012 až 2014 byl řešen projekt TA02010680 Využití recyklovatelných odpadů. V rámci projektu je řešena recyklace odpadů z výroby kompozitních materiálů.
• V letech 2012-2015 probíhalo řešení nového projektu Zvýšení spolehlivosti vysokých tenkostěnných betonových a zděných konstrukcí při klimatických zatíženích.
• V roce 2011 bylo zahájeno řešení nového projektu. Plazmová nanotechnologie je využita k úpravě povrchu skleněných vláken.
• Úsek vývoje ve firmě PREFA KOMPOZITY, a.s. V roce 2008 byla na základě požadavků firmy RAON vyvinuta technologie renovace lodních plášťů. Princip metody spočívá v nástřiku kompozitního materiálu na starý ocelový plášť. Součástí je i antikorozní ochrana zbylých ocelových částí.
• Úsek vývoje ve firmě PREFA KOMPOZITY, a.s. zahájil práce na vývoji nového kompozitního materiálu. Projekt je podporován Ministerstvem školství v rámci programu EUREKA. Prefa Kompozity, a.s.
• Úsek vývoje ve firmě PREFA KOMPOZITY, a.s. spolupracuje na projektu modernizace výuky na VUT v Brně. Projekt je podporován Evropským sociálním fondem a Ministerstvem školství. Projekt byl zahájen 20. 6.
• Úsek vývoje ve firmě PREFA KOMPOZITY, a.s. vyvíjí kompozitní poklopy pro aplikace s požadavky na nosnost třídy C250 a D400 podle ČSN EN 124.
• Úsek vývoje ve firmě PREFA KOMPOZITY, a.s. spolupracuje na projektu Trvanlivé betonové konstrukce nové generace se zvýšenou odolností vůči agresivním vlivům. Projekt je podporován Ministerstvem průmyslu a obchodu.

tags: #recyklace #skelných #laminátů #metody

Oblíbené příspěvky:

• Claudia Rings: Šperky z přírody
• Ekologické souvislosti myrmekochorie
• Průvodce výběrem samootevíracího koše
• Aktivní trávení času venku
• Zavalí nás odpadky?