Plastika čini oko četvrtine materijala sadržanih u elektronskom otpadu (e-otpad). Udeo koji se reciklira je relativno nizak — većina se jednostavno spaljuje. Prvi korak ka poboljšanju reciklaže je identifikacija polimernih materijala, kako bi se oni selektivno sortirali i preradili na način koji čuva njihovu funkciju.
Istraživači sa Helmholc instituta Frajberg za tehnologiju resursa (HIF), instituta Helmholc-Zentrum Drezden-Rosendorf (HZDR), sada su uspeli da odrede specifičnu karakterizaciju glavnih vrsta plastike e-otpada kombinovanjem više senzora. Primenjeno u industrijskom obimu, više plastike se može optimalno preraditi i vratiti u proizvodni lanac.
Rad je objavljen u časopisu Upravljanje otpadom.
Skoro svi elektronski uređaji sadrže plastiku, takođe poznatu kao polimeri. Ovi polimeri su specijalizovani za određene funkcije. Cilj je da se recikliraju na takav način da se mogu ponovo koristiti za ekvivalentne primene. Dakle, prvo se moraju identifikovati prema njihovom sastavu.
Njihovo sortiranje prema vrsti predstavlja veliki izazov za kompanije koje se bave reciklažom, posebno zbog visokog udela crnih polimera u e-otpadu. Grubo usitnjeni e-otpad završava na pokretnim trakama u postrojenjima za sortiranje reciklera i skenira se infracrvenim senzorima. Crna plastika se ne prepoznaje, jer crna boja apsorbuje talasne dužine pokrivene infracrvenim senzorom.
Kao rezultat toga, naročito crna plastika se često termički reciklira, što znači spaljuje. Drugi problem je dovncicling, pogoršanje kvaliteta recikliranog otpada u poređenju sa originalnim materijalom. Uspešan proces recikliranja mora da obezbedi zadržavanje funkcionalnosti specifičnih za polimer kako bi se omogućila ponovna upotreba sa doslednim kvalitetom.
Naučnici u HIF-u ispitali su 23 polimera koristeći spektralne senzore za snimanje i merenje tačaka, identifikujući odlučujuće parametre za pouzdanu i robusnu diferencijaciju tipova plastike. Velika brzina kojom se polimeri kreću na transportnoj traci predstavlja dodatni izazov. Senzori stoga moraju brzo da detektuju i karakterišu komponente kako bi pronašli optimalan način za dalju obradu.
„Da bi se procenio potencijal performansi senzora, oni se moraju koristiti u uslovima rada koji vladaju u reciklažnim postrojenjima. U RZZO-u imamo ispitnu stazu pokretnih traka po kojoj se materijali kreću brzinom do jednog metra po drugi i sekvencijalno se skeniraju višestrukim senzorima“, objašnjava naučnik HIF-a dr Andrea de Lima Ribeiro proceduru testiranja.
Naučnici su radili sa hiperspektralnim senzorima slike (HSI), koji snimaju podatke o slici sa nekoliko stotina kanala u boji. Ramanova spektroskopija se takođe koristi, u kojoj se materijal ozrači laserom da bi se generisalo rasejanje svetlosti specifično za materijal.
Dobijeni spektar omogućava da se izvuku zaključci o materijalu koji se istražuje. Dalje, korišćen je FTIR spektrometar (Furier transformacioni infracrveni spektrometar), sa visokom spektralnom rezolucijom i širokim opsegom detekcije.
Opseg detekcije FTIR dopunjen je spektroradiometrom visoke rezolucije u vidljivom do kratkotalasnom infracrvenom opsegu. Oba ručna senzora ne samo da su potvrdila rezultate senzora za snimanje, već su pružila i dodatne informacije u vezi sa sastavom plastike, posebno za crnu plastiku.
„Istraga je pokazala da nijedan od senzora sam po sebi nije u stanju da identifikuje sve vrste plastike i da u isto vreme zadovolji operativne zahteve industrije. Rezultati pokazuju dobru pogodnost HSI senzora za specifičnu identifikaciju providnih i svetlih vrsta plastike. “, rekao je de Lima Ribeiro.
„Ramanova spektroskopija je omogućila tačku identifikaciju svih tipova polimera, uključujući crnu plastiku. Eksperimenti takođe pokazuju uspešnu identifikaciju plastike čak i pri kratkim vremenima akvizicije od 500 milisekundi. Optimalna karakterizacija plastike se postiže kombinacijom slikanja i merenja u tački. .“
Plastična karakterizacija zasnovana na senzorima se već koristi u projektu Car2Car, u koji je uključen FZO. Cilj projekta je da se razviju koncepti automatizovane detekcije materijala za najvažnije grupe materijala u automobilima (čelik, aluminijum, staklo, plastika i bakar) kako bi se poboljšala separacija i prerada ovih sekundarnih sirovina po vrstama.
„Metali i plastika su često usko povezani u proizvodima na kraju životnog veka. Zbog toga smo dodatno razvili tehnologiju senzora tako da može razlikovati metale i polimere jedan od drugog i razlikovati tipove relevantne za proces. Ovo je od suštinskog značaja za ponovnu upotrebu sirovina sadržanih u vozilima na kraju veka trajanja“, objašnjava dr Margret Fuks, naučnica u oblasti optičkih senzora i senzorskih sistema u FZO.
Primena specifičnih senzora zasnovana je na rezultatima istraživačkog projekta RAMSES-4-CE, u kojem su ispitivani multisenzorski sistemi za brzu identifikaciju kritičnih jedinjenja u smislu njihovih performansi i tačnosti.
