Автомобилните пластмаси и кръговата икономика – възможности и предизвикателства

Пластмасите са помогнали за по-леките, по-безопасни и по-ефективни автомобили, но в края на жизнения им цикъл повечето от тези материали се оказват отпадъци. Тъй като автомобилната индустрия се стреми към по-устойчиво бъдеще, пластмасите се очертават както като значителна пречка, така и като съществена възможност за затваряне на цикъла.

Кръговата икономика в автомобилните пластмаси е сериозно предизвикателство. С настояването на регулаторите за рециклирано съдържание в новите превозни средства и изместването на потребителските очаквания към по-екологични продукти, индустрията е изправена пред нарастващ натиск да преосмисли начина, по който пластмасите се проектират, използват и използват повторно.

Постигането на това ще изисква технически иновации, както и системно сътрудничество между автомобилните производители, доставчиците, рециклиращите компании и политиците. И така, какви са предизвикателствата и нововъзникващите решения, които оформят прехода към кръгова икономика в автомобилните пластмаси?

Мястото на автомобилния сектор в кръговата икономика

Кръговата икономика е икономически модел, който се отдалечава от класическата схема „вземи-направи-изхвърли“. Идеята е да се увеличи максимално използването на материалите и след това продуктите да се възстановят и регенерират в края на жизнения им цикъл.

Автомобилната индустрия би могла да интегрира кръговата икономика в своя производствен цикъл, когато става въпрос за демонтиране и повторно използване на части в края на жизнения цикъл на превозното средство. Тези части често се продават като резервни или се използват за малки ремонти, давайки на компонентите втори живот.

Въпреки това, остават големи предизвикателства при рециклирането на автомобили по отношение на основните материали за автомобили и други превозни средства – метали и пластмаси. По-специално, влакнестите пластмаси, често използвани за „олекотяване“, т.е. намаляване на теглото на превозното средство и по този начин подобряване на горивната ефективност, рядко се рециклират. Тъй като дължината на влакната намалява или се разрушава по време на процеса на рециклиране, материалът се обезценява.

Анализ на Съвместния изследователски център на ЕС установи, че около 3% от пластмасите, които се използват за производство на автомобили, се озовават на пазара на рециклирани материали. Това подкопава целите за устойчивост и допринася за нарастващ екологичен проблем.

Нова технология от Центъра за материали „Брайтландс“, задвижвана от TNO, предотвратява счупването на влакната, което позволява повторната употреба на тези сравнително висококачествени пластмаси. Повечето от тях се оказват отпадъци. През 2023 г. в световен мащаб са произведени приблизително 13 000 килотона пластмаси, подсилени с влакна, като 3 мегатона са използвани в автомобилния сектор.

Разширяваща се среда за съответствие

ЕС в момента води преговори за знаково преразглеждане на рамката си за излезли от употреба превозни средства, която за първи път ще определи минимални прагове за съдържание на рециклирана пластмаса в новите превозни средства.

Съгласно предложения, подкрепени от комисиите на Европейския парламент, новите превозни средства ще трябва да съдържат 20% рециклирана пластмаса в рамките на шест години от влизането в сила на регламента, като това ще се увеличи до 25% рециклирано съдържание в рамките на 10 години, ако достатъчното предлагане и ценовите условия позволяват.

От решаващо значение е част от това рециклирано съдържание да идва от излезли от употреба превозни средства, а не само от потоци от отпадъци преди потребление или промишлени отпадъци.

Регламентът също така дава правомощия на Европейската комисия да предоставя временни дерогации, ако наличието на рециклирана пластмаса или ценовите ограничения правят спазването на изискванията невъзможно – признание за предизвикателствата пред веригата за доставки в реалния свят.

Тази регулаторна промяна бележи повратна точка, тъй като тя издига пластмасите в превозните средства от незадължително съображение за устойчивост до правно приложим компонент на дизайна. Производителите на оригинално оборудване, рециклиращите компании и доставчиците на материали ще трябва да си сътрудничат по цялата верига на стойността, за да постигнат тези прагове.

Това означава препроектиране на компоненти за разглобяване, квалифициране на рециклирани пластмаси до стандарти за автомобилен клас и мащабиране на инфраструктурата за събиране и обработка.

Начини на рециклиране

Не всички пластмаси са създадени еднакви, нито пък методите за даването им на втори живот. Автомобилът съдържа десетки различни видове пластмаси – полипропилен, полиуретани (предимно пяна), найлон, полиетилен и други – използвани в брони, седалки, предпазни колани, интериорна облицовка, панели на врати, табла, корпуси на батерии, резервоари за гориво, капаци на колела и други.

Всеки материал представлява свои собствени уникални предизвикателства, което означава, че няма едно-единствено решение. Вместо това се появява смесица от технологии за рециклиране, всяка със своите силни и ограничени, и заедно те започват да оформят бъдещето на автомобилните пластмаси.

• Механично рециклиране: Най-утвърденият метод включва използването на механични средства за рециклиране на компоненти, като например раздробяване, за да се намали размерът им преди повторна употреба. Това е подходящо за термопласти, но е ограничено при работа със сложни композити и съединения.
• Рециклиране на композити: Това включва термомеханично рециклиране – метод за физическо рециклиране, който разтопява и преобразува пластмасите, като същевременно се опитва да запази колкото е възможно повече от оригиналната им структура и свойства. Термопластичните композити, подсилени с влакна, са от решаващо значение за „олекотяването“, но са известни с това, че са трудни за рециклиране поради дългите си влакна.
• Физическо рециклиране: Техники като разтваряне, които селективно разтварят само желания полимер, а не нежеланите полимери в пластмасите, добавките или замърсителите, могат да разградят пластмасите до техните молекулярни градивни елементи, което позволява висококачествена повторна употреба.

Проектиране за рециклируемост

Докато напредъкът в технологиите за рециклиране е от решаващо значение за затваряне на цикъла на автомобилните пластмаси, пътят към истинска кръгова икономика започва много по-рано, на етапа на проектиране.

Вече съществуват иновативни подходи, които включват нови материали и принципи на проектиране от самото начало.

Сред тях използването на биобазирани материали – термопластики, подсилени с влакна, които използват коноп, лен или бамбук, и биобазирани полимери, като PHA или PLA, набира скорост, предлагайки потенциал за намаляване на зависимостта от изкопаеми ресурси и намаляване на общия екологичен отпечатък на превозните средства.

Тези влакна и полимери понякога имат дори отрицателен въглероден отпечатък, тъй като използват CO2 по време на растежа си. Една компания, Bcomp, работи за разработването на тези материали за автомобилната индустрия.

Интегрирането на биобазирани материали в автомобилния дизайн допълва усилията за рециклиране и подкрепя по-широкия преход към кръгова икономика. Те обаче все още се използват само в относително малки обеми.

Замяната им с пластмаси на базата на изкопаеми горива е предизвикателство, тъй като те са новодошли, а промяната изисква значителни усилия, време и разходи. Ще е необходимо време, за да се изградят тези вериги за доставки и да се позволи на пазарите да ги възприемат. Успоредно с това не бива да позволяваме материалите, които понастоящем се използват на автомобилните пазари, да бъдат пренебрегнати.

Рециклирането и повторното им използване увеличава максимално тяхната производителност, без да е необходимо да се използват нови материали. Следователно, запазването им във веригата за доставки подобрява кръговата икономика.

Ускоряване на употребата на пластмаса

Автомобилният сектор представлява 12–15% от световното търсене на пластмаса и с ускоряването на приемането на електрическите превозни средства, употребата на пластмаси и пластмаси, подсилени с влакна, ще се увеличи поради тяхната лекота, но механична здравина, което спомага за удължаване на пробега на електромобилите.

Следователно, без мащабируеми решения за рециклиране, индустрията рискува да създаде нова вълна от отпадъци. Кръговата икономика вече не е по избор – тя е регулаторен, екологичен и икономически императив.

Никой един играч не може да реши това предизвикателство сам. Успехът зависи от сътрудничеството между производители на оригинално оборудване, доставчици на материали, рециклиращи компании и изследователски организации. Например, собствениците на марки биха могли да споделят подробна информация за материалите, използвани в автомобилните компоненти, и техния дизайн за рециклиране, което ще улесни демонтажа.

Демонтажните компании и рециклиращите компании могат да си партнират, за да разширят иновативните съоръжения за разделяне, събиране и обработка. В същото време производителите на оригинално оборудване и собствениците на марки могат да включат повече рециклирани материали в нови продукти, докато рециклиращите компании работят с демонтажните компании, за да осигурят постоянно качество на отпадъците, подобрявайки надеждността на рециклираните материали.

Системният подход е от съществено значение: всички страни се стремят да генерират печалба, а потребителите може да се наложи да покриват по-високите разходи за решения в края на жизнения цикъл. Тези допълнителни приходи трябва да се разпределят справедливо в цялата верига за доставки на третиране в края на жизнения цикъл.