Материалы для 3D-печати из пластиковых отходов
Объемы производимого нами пластикового мусора представляют серьезную угрозу окружающей среде. Кое-кто из нас сдает пластиковые бутылки на переработку, но даже этот процесс требует энергетических затрат уже только для того, чтобы доставить мусор к месту утилизации. Еще больше энергии тратится на сам процесс утилизации. Не есть и более экономные варианты, и за это нам стоит поблагодарить 3D-печать.
Профессор Джошуа М. Пирс из Технологического университета Мичигана опубликовал данные по исследованию проекта утилизации пластиковых отходов под названием «Анализ жизненного цикла утилизированного высокоплотного полиэтилена, переработанного для использования в 3D-печати». Как показывает исследование, производство пластикового наполнителя для трехмерной печати из использованных пластиковых бутылок требует меньших энергетических затрат, чем обычная утилизация, да к тому же позволяет экономить непосредственно на расходных материалах для печати.
В ходе исследования команда Пирса использовала молочные контейнеры из полиэтилена высокого давления (ПЭВД или HDPE), очищенные от остатков продукта и нарезанные с помощью офисного шредера. Готовый материал был переработан в стандартные пластиковые нити, используемые 3D-принтерами, с помощью устройства RecycleBot.
Подобная переработка молочных контейнеров позволяет экономить 90% энергии по сравнению с производством новых контейнеров из нефтепродуктов. Даже в сравнении с другими методами переработки, экономия составляет от трех процентов при местной утилизации до 80 процентов в тех случаях, когда отходы перевозятся в центр приемки, с последующей транспортировкой к местам фактической утилизации и переработки.
По поводу использования других видов пластика, кроме полиэтилена, Пирс отметил, что «выбор полиэтилена высокого давления был обусловлен предыдущим опытом работы с данным материалом и высокой долей полиэтилена в бытовых отходах. С другой стороны, ничто не мешает утилизировать подобным способом другие пластики, используя самодельные устройства RecycleBot или их коммерческие аналоги – FilaBot, FilaFab и прочие».
Пирс считает, что переработка других пластиков даст схожие энергетические и экологические преимущества, но признает, что потребуются экспериментальные доказательства в ходе дополнительных исследований. Кроме того, переход на коммерческое применение данной технологии с целью сбережения энергии может потребовать учета дополнительных факторов, таких как применяемая изоляция.
Переработка пластиковых отходов в материалы для 3D-печати покажет свой полный потенциал по мере того, как аддитивное производство получит широкое распространение в быту. Исследование исходило из средней стоимости 1кг пластиковой нити порядка $35, что намного превышает стоимость переработки в бытовых условиях – около $0.1 за тот же объем материала. Однако, выгода от домашней утилизации очевидна лишь тем, кто обладает доступом к оборудованию для 3D-печати.
Таким образом, экономическая выгода от переработки мусора в печатные материалы будет расти пропорционально степени распространения открытых дизайнов 3D-моделей и технологий бытовой трехмерной печати.
По поводу наличия спонсорских программ для развития идеи местной утилизации Пирс пояснил: «Такие группы, как Perpetual Plastic, активно продвигают идею домашней переработки пластиковых отходов на образовательном фронте. В то же время фонд Ethical Filament Foundation стимулирует утилизационную отрасль Индии, помогая повысить жизненный уровень задействованных работников». В последнем случае очевидна двойная выгода: экологическая и экономическая.
Пирс весьма оптимистичен в отношении будущего домашней утилизации: «Домашнее производство с помощью 3D-принтеров и переработанных материалов со временем выльется в существенную выгоду для экономики и экологии. Это наше будущее, которое уже становится явью для растущего числа людей».
