用回收塑料进行3D打印

自20世纪50年代初以来，人类已经制造了超过83亿吨的塑料，相当于10亿头大象的重量。根据联合国环境规划署的数据，大约60%的塑料最终进入了垃圾填埋场或自然环境，但随着修复和回收技术的发展，这种模式可能会开始改变。

希腊雅典国立技术大学(National Technical University of Athens)教授科斯塔斯·查里蒂迪斯(Costas Charitidis)说，在世界范围内，(循环经济)面临的挑战仍然是建立回收塑料垃圾的创新流程。

这种来自化石燃料的材料是现代生活的重要组成部分，从食品包装到电脑部件，它的使用无处不在，但缺乏回收和适当的处理已经污染了它的生产、使用和消费。作为其循环经济塑料战略的一部分，欧盟承诺减少塑料废物，并禁止向国外出口未经分类的塑料废物。

但为了减少塑料垃圾，政府和公司将需要新技术来应对回收或修复不同类型塑料的相当复杂的任务。

从广义上讲，塑料是由聚合物组成的合成和半合成材料，聚合物是由重复分子组成的长链，塑料有数千种不同的类型。这些类型中的每一种都有不同的成分和特征，并且没有单一的方法可以回收或再利用它们。

Charitidis教授是一个名为Repair3D的项目的科学协调员，他说:“虽然某些常用塑料被广泛回收，但更专业用途的塑料通常不会被回收。”该项目旨在为回收的热塑性塑料和由碳纤维增强聚合物(CFRPs)制成的碳纤维寻找创新用途。

在项目的第一阶段，研究人员从汽车和刚性包装行业等行业确定了不同的塑料和CPRFs废物流。从那里开始，他们努力将这些材料回收成颗粒或细丝，这样它们就可以通过增材制造制成其他产品。

3 d打印技术

增材制造，也被称为3D打印，是一种通过添加一层又一层的材料(最常见的是塑料)来构建3D物体的技术。组件的蓝图包含在可以共享或上传的计算机文件中。越来越多的制造商转向这种生产方法，因为它使他们能够快速创建复杂的定制对象，有时还可以远程创建。

“3D打印是Repair3D的核心，”Charitidis教授说。该项目的下一步是在回收塑料中注入碳纤维和各种纳米颗粒，以赋予它们额外的功能。

该项目正在与几家大型行业合作伙伴合作，例如汽车和体育领域，从汽车零部件到滑雪靴，以及可穿戴电子产品，都可以进行3D打印。

参与该项目的雅典国立技术大学化学家Tanja Kosanovic Milickovic博士说，通过添加不同的纳米颗粒，可以使打印物体具有自我感知、自我修复和可回收的选择。例如，为了制造自我修复的塑料，研究人员添加了磁性纳米颗粒，当这些纳米颗粒暴露在磁场中时，可以产生局部热量，融化并重新粘合破碎的聚合物。

然而，米利科维奇博士说，除了使用再生塑料制造新产品外，生产出来的产品本身必须是可回收的。“在产品的特性和回收利用之间有一个平衡。”

在项目结束时，该团队的目标是在最终拆卸和去除纳米颗粒之前，使产品可以多次回收和重复使用。

然而，西班牙塑料修复系统公司(PRS)的业务开发人员乔恩García Armendáriz说，回收只是减少浪费的一部分答案。PRS的重点是修复塑料制品，如托盘和盒子，而不是让它们去垃圾填埋场或回收利用。

该公司成立于2011年，最初是为了修复城市固体废物容器，但很快就发现，他们的技术还有很多其他用途。

每年约有40万吨可回收运输塑料，即用于托盘或塑料盒的硬塑料，被损坏。Armendáriz说，从历史上看，人们一直在扔掉旧东西，买新东西。

为了修复塑料，PRS技术人员准备物体的破损部分，注入新塑料，重塑修复部分。

Armendáriz表示，这种选择比购买新产品要便宜得多，而且比回收整个产品更环保。

不过，他们目前的工艺很辛苦，因为每件物品都是定制修复的。他说，这是我们面临的问题之一:我们一直在人工操作。“我们需要人手，因为每个破碎的托盘都不一样，没有两个是完全一样的。”

该团队目前正在为欧洲集装箱或KLT箱自动化流程。这些无处不在的工业堆垛集装箱最初是由德国汽车工业使用的，但很快就传播到航运和制造业等其他行业。这种自动化将允许PRS更快地修复更多的盒子。Armendáriz表示，目前，该公司每月修复约1万件塑料制品，该公司估计，这项工作在2019年帮助减少了7114吨二氧化碳排放。

该公司总部设在西班牙，在西班牙有三个车间，在墨西哥有一个车间。它还与大型托盘用户合作，在他们的办公场所附近建立了13个其他车间，以降低运输成本。根据其扩张计划，到2030年，PRS将扩展到欧洲其他地区。

随着公司和地方政府努力将其业务转移到符合欧盟新规定的地方，塑料修复和回收的需求将越来越大——既要遏制塑料废物，又要将其控制在欧盟境内。

因此，对新方法和新技术的进一步研究至关重要。Repair3D公司的查里蒂迪斯教授说，目前(cfrp)的回收成本非常高。“因此，我们面临着巨大的挑战，要让回收更具成本效益。”