REPAIR 3D: Reciclado y reutilización de residuos plásticos para aplicaciones avanzadas de impresión en 3D

Contexto

El uso de plásticos se ha multiplicado por veinte en el último medio siglo y su cadena de valor lineal, basada en la extracción, fabricación y eliminación (take-make-dispose) supone importantes inconvenientes a nivel económico y ambiental. La contaminación, los residuos generados y las emisiones de CO2 son graves problemas ambientales, por lo que cada vez es más necesario el desarrollo de las llamadas “tecnologías verdes,”, así como el reciclado de materiales y el uso eficiente de recursos, medidas ya promovidas por la Unión Europea.   Sin embargo, hoy en día, la presencia de una gran variedad de estructuras complejas, contaminantes derivados de una inadecuada gestión de residuos y de limitaciones en las tecnologías actuales de reciclado dificulta en gran medida la valorización de residuos.

Resumen y objetivos

El proyecto Repair3D tiene por objeto abordar todos los aspectos y etapas del desarrollo de materiales termoplásticos reforzados con fibra de carbono (CF) mediante fabricación aditiva (AM) a partir de recursos reciclados, comenzando por la selección de corrientes de desechos adecuadas, las estrategias de reparación de materiales, la compatibilización y mejora de propiedades para el procesado por fabricación aditiva y la evaluación comparativa de diversas tecnologías de procesado de fabricación aditiva. Asimismo, se demostrará y optimizará el uso circular (reciclado) de materiales a través de múltiples ciclos de fabricación y reciclado, facilitando la creación de nuevas vías para el reciclado de polímeros compuestos reforzados con fibra de carbono (CFRPs).

El objetivo principal del proyecto se conseguirá mediante la consecución de los siguientes objetivos específicos:

• Reciclado y mejora de propiedades de residuos termoplásticos seleccionados y recuperación de fibras de carbono procedentes de polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRPs).
• Desarrollo de CFRPs sostenibles producidos mediante fabricación aditiva a partir de recursos reciclados con funcionalidades avanzadas, como Smart-by-design y Design for Recycling (DfR).
• Demostración del uso circular de los materiales desarrollados mediante separación y reprocesado de los productos impresos con tecnologías de fabricación aditiva.

Consorcio

Para conseguir los objetivos anteriormente mencionados, se ha conformado un consorcio de 18 socios de 6 países europeos, que incluye a 8 organizaciones de investigación y tecnología (RTO) y 10 grupos industriales:

• WARRANT HUB SPA (Italia).
• NATIONAL TECHNICAL UNIVERSITY OF ATHENS (Grecia).
• UNIVERSITEIT GENT (Bélgica).
• FUNDACIÓ EURECAT (España).
• ITENE – INSTITUTO TECNOLÓGICO DEL EMBALAJE, TRANSPORTE Y LOGISTICA (España).
• ASOCIACIÓN ACONDICIONAMIENTO TARRASENSE (Grecia).
• INSTITUT DE RECHERCHE TECHNOLOGIQUE JULES VERNE (Francia).
• SIGMATEX UK LIMITED (Reino Unido).
• ADAMANT AERODIASTIMIKES EFARMOGES ETAIREIA PERIORISMENIS EFTHYNIS (Grecia).
• CAMBRIDGE NANOMATERIALS TECHNOLOGY LTD (Reino Unido).
• TECHEDGE SPA (Italia).
• CALZATURIFICIO DAL BELLO SRL (Italia).
• CENTRE SCIENTIFIQUE & TECHNIQUE DE L’INDUSTRIE TEXTILE BELGE (Bélgica).
• MAIER SCOOP (Grecia).
• BIOG3D NEES TEXNOLOGIES 3D DESPOINA BRASINIKA IKE (Grecia).
• INNOVATION IN RESEARCH & ENGINEERING SOLUTIONS (Bélgica).
• YIOTIS ANONIMOS EMPORIKI & VIOMIXANIKI ETAIREIA (Grecia).
• ETAIREIA AXIOPOIISEOS KAI DIACHEIRISEOS TIS PERIOUSIAS TOU ETHNIKOU METSOVIOU POLYTECHNEIOU (Grecia).

El papel de ITENE en Repair 3D

El proyecto Repair3D se organiza en 9 paquetes de trabajo (WP). ITENE está involucrado en los siguientes paquetes de trabajo y tareas:

WP1: Reciclado, reparación y mejora de residuos plásticos:

• Selección de residuos plásticos y optimización del proceso de triturado.
• Evaluación y mejora de las propiedades de cada fracción de residuo plástico para cumplir con los requisitos de los materiales de matriz del CFRP para procesos de fabricación aditiva.
• Caracterización de las distintas fracciones.

WP3: Procesado de materiales reciclados mediante tecnologías de fabricación aditiva:

• Evaluación de las propiedades mecánicas de los distintos materiales producidos mediante fabricación aditiva.

WP5: Segunda fase de separación/reprocesamiento de piezas producidas por fabricación aditiva:

• Demostración del uso circular de los materiales compuestos mediante la separación, triturado y reprocesado de las piezas producidas por fabricación aditiva.

WP6: Análisis de ciclo de vida y evaluación de costes:

• Análisis de ciclo de vida de los distintos procesos y productos del proyecto.
• Evaluación de la exposición y liberación de partículas, incluyendo pruebas toxicológicas.

Además, ITENE contribuirá en términos de difusión y transferencia de conocimientos de explotación y de gestión de datos y riesgos dentro del WP7- Actividades de explotación, difusión y comunicación y el WP8- Gestión del proyecto.

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Resultados

En el proyecto se han desarrollado y validado distintos demostradores basados en material reciclado reforzado con fibra de carbono para aplicaciones de automoción, prótesis médicas, botas de ski o wearables para textil.

En concreto, ITENE ha mejorado las prestaciones de residuos plásticos procedentes de diferentes sectores industriales para aplicaciones avanzadas de impresión 3D.

Además, ha evaluado la circularidad de los materiales compuestos empleados en los demostradores para maximizar el número de ciclos de reciclado que resisten manteniendo sus propiedades.

También ha analizado la exposición y liberación de nanopartículas de los distintos procesos del proyecto, incluyendo pruebas toxicológicas siguiendo la normativa REACH para monitorizar y minimizar los potenciales riesgos de exposición que pueden tener los trabajadores.