Globalne obawy dotyczące ochrony środowiska wspierają prace badawczo-rozwojowe nad recyklingiem tworzyw sztucznych w druku 3D

Plastik zawsze był jedną z wiodących kategorii materiałów do drukarek 3D. Obecnie rośnie globalne obawy dotyczące ilości odpadów z tworzyw sztucznych, a w szczególności ich negatywnego wpływu na oceany i drogi wodne. Ulepszona technologia recyklingu druku 3D na pastylkach może odegrać ważną rolę w rozwiązaniu tego problemu środowiskowego. Deweloperzy, inżynierowie, projektanci i ekolodzy drukujący 3D pracujący przy projektach recyklingu pelletów mają możliwość uzyskania amerykańskich ulg podatkowych na badania i rozwój.

Ulga podatkowa na badania i rozwój

Obowiązująca w 1981 r. obecnie stały federalny podatek od badań i rozwoju (R & D) pozwala na kredyt, który zazwyczaj waha się od 4% -7% kwalifikujących się wydatków na nowe i ulepszone produkty i procesy. Wykwalifikowane badania muszą spełniać następujące cztery kryteria:

Koszty kwalifikowalne obejmują wynagrodzenia pracowników w USA, koszty materiałów zużywanych w procesie badawczo-rozwojowym, koszty testów przed produkcją, koszty badań amerykańskich kontraktów i niektóre koszty związane z rozwojem patent.

W dniu 18 grudnia 2015 r. prezydent Obama podpisał ustawę PATH, dzięki czemu Kredyt na R & D stał się stały. Począwszy od 2016 r., Środki na badania i rozwój mogą być wykorzystane do zrekompensowania alternatywnego podatku minimalnego dla firm, których dochody są niższe niż 50 milionów dolarów, i po raz pierwszy firmy prowadzące działalność przedsprzedażną i przed wydaniem przychodu mogą uzyskać nawet 250 000 USD rocznie z tytułu podatków od wynagrodzeń i rabatów gotówkowych .

Rosnąca skala problemu

W wydaniu "The Economist" z marca 2018 r. opublikowano trzy artykuły poświęcone zagadnieniom związanym z odpadami z tworzyw sztucznych. Od lat 50. XX wieku ludzie stworzyli 8,3 miliarda ton plastiku. Według Economist od 1950 roku, od 7 do 9% zostało poddane recyklingowi. Szacuje się, że w 2015 r. Ludzie wygenerowali 8,3 miliarda ton plastiku, z czego 6,3 miliarda ton zostało już odpadami. Jeśli tendencje się utrzymają, na składowiskach trafi 12 miliardów ton odpadów z tworzyw sztucznych.

Globalna produkcja tworzyw zwiększyła się z 2 milionów ton metrycznych w latach pięćdziesiątych do ponad 400 milionów ton w roku 2015, z których większość są materiałami stworzonymi przez człowieka. Ponadto połowa wszystkich wykorzystywanych tworzyw sztucznych staje się odpadami po czterech latach. Produkcja tworzyw sztucznych w USA nie wykazuje oznak spowolnienia.

Zespół naukowców przeprowadził w 2015 r. Badanie, które obliczyło ilość odpadów z tworzyw sztucznych, które spływają do oceanów. Wyniki pokazały, że w 2010 roku w oceanach było 8 milionów ton metrycznych tworzyw sztucznych. Indonezja jest drugim co do wielkości zanieczyszczającym na świecie tworzywem sztucznym. onezobowiązali się do zmniejszenia ilości odpadów z tworzyw sztucznych w oceanach o 75% do roku 2025, jednak niektórzy obserwatorzy wątpią, że przepisy prawne będą w stanie egzekwować i osiągać takie cele. W zeszłym roku rząd wezwał do "awaryjnego czyszczenia śmieci", w ramach którego rozmieszczono środki czyszczące i ciężarówki, aby zbierać śmieci z linii brzegowej.

Powtarzające się odłamki plastiku na wodach morskich są alarmujące. W większości przypadków zanieczyszczenia te nie występują w postaci dużych, widocznych pojemników, ale raczej małych cząstek. Dwa główne rodzaje drobnocząsteczkowych zanieczyszczeń z tworzyw sztucznych są powszechne w środowisku: mikrowłókna i mikrokulki. Większość tworzyw sztucznych nie jest materiałem ulegającym biodegradacji, a gdy jest wystawiona na działanie promieni słonecznych UV, rozpada się na mikrowłókna. Oprócz degradacji, te mikrowłókna są wytwarzane w przemysłowych ilościach jako tkaniny poliestrowe, które są używane do tworzenia trwałych i elastycznych tkanin. Mikrowłókna wchodzą do strumienia wody, gdy tkaniny poliestrowe są myte, a tylko ułamek jest wychwytywany przez zakłady utylizacji odpadów. Szacuje się, że pralka może uwolnić do środowiska ponad 700 000 mikrowłókien. Mikrokulki mają mniej niż 5 milimetrów długości i są dodawane jako złuszcza do produktów zdrowotnych i kosmetycznych. Inne pochodzą z kawałków plastiku, które z biegiem czasu ulegają degradacji. W ostatnich latach kraje podjęły inicjatywy w celu zakazu sprzedaży produktów zawierających mikrokulki, ale jest to tylko ułamek odpadów z tworzyw sztucznych wprowadzanych do strumienia wody.

Oto niektóre z ostatnich wydarzeń związanych z odpadami z tworzyw sztucznych:

Ogłoszenie Coca-Coli

W ogłoszeniu z 19 stycznia "World Without Waste" Coca-Cola zobowiązała się do recyklingu 100% opakowań do 2030 roku. Coca-Cola od dawna myśli lidera w kwestiach ochrony środowiska i wcześniej prowadził wysiłki na rzecz znacznego ograniczenia zużycia wody. Firma stosuje podejście wielopłaszczyznowe, w tym redukcję materiałów, ponowne użycie i recykling. Coca-Cola produkuje rocznie około 110 miliardów plastikowych butelek, z których większość na całym świecie trafia na wysypiska, plaże i do oceanu.

Firma Coca-Cola ogłosiła w styczniu tego roku że do 2030 r. za każdą butelkę, którą sprzedadzą, oddadzą odpowiednią ilość butelek. Jeśli problem z odpadami z tworzyw sztucznych nie zostanie rozwiązany, dyrektor generalny Coca-Coli powiedział, że jeśli Colę uda się odzyskać w 100% z jej opakowania, to "nie ma czegoś takiego jak butelka jednorazowego użytku". Jeśli plastik nie zostanie rozwiązany, potem oceany i drogi wodnebędzie cierpieć. Jeśli Coca-Cola odniesie sukces w tym przedsięwzięciu, prawdopodobnie firmy produkujące napoje i pakowane towary pójdą za ich przykładem

Chiny: nie więcej Western Garbage

Od 1 stycznia 2018 r. Chiny zakazano importu 24 kategorii odpadów, w tym odpadów z tworzyw sztucznych. Rząd Chin uchwala zakaz importu plastiku, który próbuje co roku wyciąć miliony ton plastiku i innych surowców wtórnych. Chiny nie chcą być "światowym wysypiskiem śmieci", ponieważ przetwarzają około połowę światowych plastikowych i papierowych produktów. W związku z tym opracowują sposoby zmniejszenia ilości odpadów.

Zakaz obejmuje tworzywa sztuczne, żużel z produkcji stali, niesortowany papier złomowy i zużyte materiały włókiennicze. Według chińskiej WTO lista została dostosowana w celu ochrony zarówno środowiska, jak i zdrowia ludzi. Chiny importują mnóstwo odpadów wykorzystywanych jako surowce do produkcji przemysłowej. W ubiegłym roku Chiny sprowadziły 7,3 mln ton odpadów z tworzyw sztucznych, prawie połowę światowego importu plastiku. Objętość niektórych kategorii odpadów jest tak duża, że ​​nowy zakaz importu powoduje wycofywanie odpadów z odwróconego łańcucha dostaw. Najlepszym sposobem rozwiązania problemu przez zachodnich producentów odpadów jest zmniejszenie ilości odpadów powstających u źródła. W kraju, jednym z istotnych zastosowań jest przekształcenie odpadów z tworzyw sztucznych w peletki 3D w celu stworzenia nowych produktów.

Według najnowszych badań Chiny są krajem, który zmaga się z największą ilością odpadów z tworzyw sztucznych.

Działania organizacji pozarządowych na rzecz odpadów tworzyw sztucznych

W 2016 r. 90 organizacji pozarządowych połączyło siły w celu zwalczania odpadów z tworzyw sztucznych. Ważne jest, aby organizacje pozarządowe walczące z odpadami z tworzyw sztucznych dowiedziały się więcej na temat rozwoju technologii drukowania 3D granulatu. Trzy z głównych organizacji pozarządowych zajmujących się odpadami z tworzyw sztucznych zostały opisane poniżej:

Fundacja Ellen MacArthur

Fundacja Ellen MacArthur zapewnia wizję globalnej gospodarki. Fundacja MacArthur stosuje zasady gospodarki o obiegu zamkniętym, aby zgromadzić interesariuszy, aby przemyśleć i przeprojektować przyszłość tworzyw sztucznych, zaczynając od opakowań. Okrągłe środowisko zapobiegnie marnotrawstwu i zapewni recykling produktów. Większość opakowań z tworzyw sztucznych zużywa się jednorazowo, co stanowi 95% wartości opakowań z tworzyw sztucznych i wynosi od 80 do 120 miliardów dolarów rocznie. Biorąc pod uwagę przewidywany wzrost konsumpcji, do 2050 r. Oceany powinny zawierać więcej tworzyw sztucznych niż ryby i cały przemysł tworzyw sztucznychzużyje 20% całkowitej produkcji ropy i około 15% rocznego budżetu na emisję dwutlenku węgla.

ONZ

ONZ stara się rozwiązać dylemat z zakresu mikroelementów i zmniejszyć ilość odpadów morskich. ONZ opracowała cele dotyczące zmniejszenia ilości odpadów z tworzyw sztucznych i zanieczyszczenia plastikiem morskim do 2025 r. W projekcie zarysowano trzy kluczowe kwestie:

Życie na morzach jest "ryzykiem planetarnym", a ONZ ma nadzieję wysłać wiadomość, która zmienia sposób, w jaki świat konsumuje, produkuje i eliminuje zanieczyszczenia. Na przykład w Kenii istnieje szpital żółwi, który leczy zwierzęta, które spożyły plastikowe odpady. W Tanzanii są odpady z tworzyw sztucznych, które zasypują wybrzeże. Plastikowe pierścienie i obrzeża plastikowych kapsli do butelek mają ślady po ugryzieniu, co świadczy o tym, że ryby przygryzały je, myśląc, że to potencjalny pokarm. Miejscowi mieszczanie próbują oczyścić brud, jednak trudno jest utrzymać plaże w czystości z ilością odpadów, które zmywają się na brzegu. Niektórzy ekolodzy uważają, że jest to zbyt duży problem, aby móc go rozwiązać do 2025 roku.

Greenpeace

Greenpeace to organizacja pozarządowa z biurami na całym świecie, w tym w Stanach Zjednoczonych, Amsterdamie i Szkocji. Greenpeace obserwował wybrzeża Szkocji, aby znaleźć odpady z tworzyw sztucznych w środowisku. Tworzywa sztuczne są szkodliwe dla życia morskiego, w tym dla ryb, ptaków morskich i innych zwierząt. Plastik znaleziono na żerowiskach rekinów, aw Szkocji odkryto go w dzióbach ptaków morskich. Organizacja pozarządowa współpracuje z sekretarz ds. Środowiska w kraju Roseanna Cunningham, aby wprowadzić system zwrotu depozytu za kontenery na napoje w Szkocji.

Mikro tworzywa sztuczne

Badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Stanowego Nowego Jorku (SUNY) w Fredonii odkryło, że 93% z 259 butelek z wodą zawiera mikroelementy. Wybrano próbki wody Aqua, Aquafina, Bisteri, Dasani, Epura, Evian, Nestle Pure Life, San Pellegrino i Wahaha z Indii, Indonezji, Kenii, Meksyku i Stanów Zjednoczonych, a naukowcy zidentyfikowali 325 cząsteczek mikro-plastiku na litr wody . W jednym z badań odkryto, że w jednej butelce Nestle Pure Life stężenia osiągnęły około 10 000 plastikowych kawałków na litr wody. Z testowanych 259 butelek tylko 17 nie zawierało plastiku. Jest to rosnąca obawa wśród specjalistów w dziedzinie zdrowia i trzeba przeprowadzić więcej analiz, aby wykazać, jak szkodliwe jest to dla zdrowia. Ciężar plastiku w każdą minutę wdziera się do oceanu. Tworzywa sztuczne są budowane na zwierzętach morskich, co oznacza, że ​​ludzie sąrównież narażony. Mikro tworzywa sztuczne występujące w oceanach i toksyczne chemikalia w tworzywach sztucznych stwarzają zagrożenie dla środowiska i jego mieszkańców. Istotne jest, aby ludzie byli czujni w kwestii recyklingu i zaczęli używać drukarek 3D, które przetwarzają odpady z tworzyw sztucznych.

Drukarka 3D do recyklingu tworzyw sztucznych

Drukowanie 3D za pomocą pelletu zapewnia alternatywny sposób rozwijania przedmiotów zamiast powrotu do plastikowych włókien. Ze względu na niższe koszty, osoby fizyczne są w stanie drukować z wyższej jakości materiałów w tej samej cenie, co odpowiednik filamentu. Dostępne są jednak małe, tanie maszyny, które umożliwiają lokalną produkcję filamentu drukarskiego 3D z pelletu lub recykling po rozsądnych kosztach.

Studenci inżynierii na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie opracowali protokół Protocycler, który plastikowych butelek na wodę i przetwarza je z powrotem do postaci użytkowej. Ponadto Filabot jest kolejnym wytłaczaczem z włókna ciągłego, który istnieje na rynku od 2013 r. Ekstrudery te mielą kawałki, topią je i wyciągają plastikowe włókno na szpuli. Daje to osobom fizycznym możliwość łatwego recyklingu odpadów z tworzyw sztucznych. Zamiast wyrzucać pojemnik na produkty spożywcze, można włożyć plastikowe odpady do wytłaczarki, a następnie zrobić własną szpulkę z tworzywa sztucznego, którą można później ponownie wydrukować. Drukowanie z materiałów pochodzących z recyklingu za pomocą Protocycler lub Filabot zapewnia około 90% oszczędności na każdej wydrukowanej szpulce.

W pełni automatyczna praca w połączeniu ze sprzężeniem zwrotnym średnicy w czasie rzeczywistym oznacza, że ​​każdy może uzyskać idealne włókno za każdym razem, gdy korzystają z urządzenia. Ekstruzja na małą skalę eliminuje również wszelkie dodatkowe odpady, które zwykle są produktem ubocznym drukowania. Wytłaczarka "zamyka pętlę", wykonując nieudane wydruki i umożliwiając ich ponowne wykorzystanie do drukowania obiektów 3D.

Protoprint to firma w Indiach, która używa drukowania 3D jako sposobu na pozbycie się odpadów i oddzielne surowce wtórne. Na wysypiskach śmieci znajdują się miejsca żłobienia, a oni opracowali i wyszkolili sieć osób zbierających odpady do sortowania i przetwarzania plastiku. Po segregacji odpadów trafiają do szopy, gdzie przechodzą przez sortownicę i szlifierkę, która zamienia plastik w granulki lub płatki. Płatki są następnie przepuszczane przez bombonierkę, która wykorzystuje mechanizm do wytwarzania włókna z recyklingu, które jest przędzone na szpuli, do użycia później. Protoprint odkrył, że ta tania technologia jest w stanie wytworzyćwłókno z tworzywa sztucznego, które następnie może być użyte w druku 3D.

Wnioski

Globalna społeczność skupia się na problemach związanych z odpadami z tworzyw sztucznych zarówno na lądzie, jak iw oceanach. Tworzywa sztuczne są najczęstszym rodzajem śmieci znalezionych w morzu. To doskonały czas dla producentów włókien i projektantów produktów do zaoferowania swoich rozwiązań w zakresie recyklingu. Duże ilości tego nadmiaru materiału sprawiają, że szczególnie ważne jest opracowywanie dużych plastikowych produktów, takich jak części samochodowe, dywany, ogrodzenia i produkty infrastrukturalne z wykorzystaniem odpadów pochodzących z recyklingu. Kredyty podatkowe na badania i rozwój są dostępne dla projektantów produktów i inżynierów, którzy angażują się w ten ważny wysiłek.

Porozmawiaj o tym i innych tematach drukowania 3D na stronie 3DPrintBoard.com lub podziel się poniższymi przemyśleniami.