Переработка углеродных, текстильных, полиэфирных волокон: что происходит в Европе

Нетканые материалы, изготовленные из переработанных углеродных волокон (ПАН), находят все более широкое применение в аэрокосмической и автомобильной промышленностях, в бытовой электронике и индустрии спортивных товаров.

Профильными компаниями в настоящее время предпринимаются шаги по разработке эффективных процессов полного циклического восстановления чрезвычайно дорогих углеродных волокон. На этом фоне преобразование предварительно измельченных (рубленных) отходов углеродных материалов в нетканые материалы в настоящее время является одним из единственных коммерчески жизнеспособных вариантов обеспечения их второго цикла существования.

Спрос на первичные материалы из углеродного волокна в качестве армирующих компонентов композитных деталей, которые могут быть в виде тканых, трикотажных, плетеных или нетканых структур, продолжает расти. Однако до 30% всего объема углеродных композитов тратится впустую в производственных процессах еще до изготовления готовых деталей. С учетом того, что легкие, прочные и удобные для дизайна композиты из углеродных волокон в настоящее время являются ключевыми компонентами в большинстве отраслей промышленности, начиная от производства самолетов и электромобилей до резервуаров для хранения химикатов и лопастей турбин и ветроэлектрических установок, ожидается, что глобальный спрос на этот материал превысит предложение - со 100 000 тонн сегодня до примерно 300 000 тонн к 2030 году.

Аэрокосмическая промышленность

В аэрокосмической промышленности использование углеродного волокна в качестве основы для композитных деталей выросло с 10% (корпусы самолетов) 30 лет назад до более чем 50% в таких самолетах, как Boeing 777X и Dreamliner 787.

Фюзеляж, крылья, хвостовая часть, двери и интерьер Dreamliner содержат около 23 тонн композитных деталей из углеродного волокна, что делает его примерно на 20% легче, чем другие самолеты сопоставимого размера.

С 2018 года Boeing сотрудничает со специализированными переработчиками из Великобритании, которые собирают композитные отходы с объектов Boeing, обрабатывают их в печах, выпаривая смолу, скрепляющую слои углеродного волокна, чтобы впоследствии получить чистый волокнистый материал, который превратится в новые нетканые материалы.

Эти переработанные углеродные нетканые материалы имеют множество применений, наиболее заметным из которых является использование в качестве основы для корпусов ноутбуков Dell.

Dell, которая ежегодно производит около шести миллионов композитных корпусов для ноутбуков, в 2020 году внедрила в них переработанный углерод.

Boeing также изучает способы внедрения переработанного углерода в свои собственные программы и тестирует использование переработанного углерода в таких деталях, как боковые панели самолетов и влагопоглощающие полы.

Между тем, в настоящее время реализуется множество инициатив, направленных на то, чтобы более успешно удерживать дорогостоящее углеродное волокно в обращении даже после рециклинга. Апсайклинг (upcycling) или полное сохранение ценности исходного материала является конечной целью.

Амбиции Европейского Союза и развитие технологий

Амбиции ЕС по созданию экономики замкнутого цикла также выходят далеко за рамки таких дорогих волокон, как углерод, и включают как натуральные, так и синтетические товарные волокна, а также малоценный пластик.

Раздельный сбор текстильных отходов станет обязательным для всех стран-членов ЕС с 1 января 2025 года, и это, наряду со Стратегией ЕС в отношении одноразовых изделий из пластмасс, введенной в 2020 году, уже оказывает стимулирующее воздействие на усилия по расширению возможностей переработки и повторного использования.

Например, в январе этого года компания Eastman объявила о планах инвестировать до 1 миллиарда долларов в завод по молекулярной переработке полиэфира во Франции к 2025 году. Он будет ежегодно перерабатывать до 160 000 метрических тонн трудно перерабатываемых полиэфирных отходов, которые в настоящее время сжигаются.

Утверждается, что технология обновления полиэстера Eastman обеспечивает реальную цикличность для трудно перерабатываемых отходов, которые сегодня обычно сжигают, потому что они либо не могут быть переработаны механически, либо должны быть переработаны с помощью существующих дорогостоящих технологий. Eastman планирует разбивать трудно перерабатываемые отходы на молекулярные блоки, а затем снова их собирать в первоклассный обновленный материал, который дальше будет использован в технологическом процессе без каких-либо компромиссов.

Технология обновления полиэфира Eastman обеспечит потенциально бесконечную ценность материалов, поддерживая их в производстве, цикл за циклом.

Во Франции Indorama Ventures начала сотрудничество с Carbios для строительства к 2025 году завода по ферментативной биопереработке ПЭТ с мощностью переработки около 50 000 тонн полиэфирных отходов, бывших в употреблении. Carbios удалось произвести как 100% ферментативно переработанное белое ПЭТ-волокно, так и бутылочный ПЭТ из смешанных цветных текстильных отходов, используя собственную технологию C-Zyme.

Франция также станет местом для нового гибридного завода по вторичной переработке полимеров в рамках совместного предприятия Dow и Valoregen, целью которого является переработка 70 000 тонн пластиковых отходов в год. Это один из двух проектов по переработке волокна и пластика, объявленных Dow в этом году, второй связан с партнерством с Mura, разработчиком HydroPRS — решения по гидротермальной переработке пластиков, которые ранее считались непригодными для переработки. После реализации проекта, компания будет способна ежегодно предотвращать попадание в окружающую среду миллионов тонн пластика и углекислого газа.

Первая в мире установка, использующая технологию HydroPRS компании Mura, в Тиссайде, Великобритания, ожидается, будет введена в эксплуатацию в 2023 году с производственной мощностью 20 000 тонн в год и будет предназначенна для снабжения Dow 100% переработанным сырьем. К 2030 году Dow and Mura планирует развертывание передовых мощностей по вторичной переработке пластиков до 600 000 тонн по всему миру.

ReHubs

Тем временем амбициозная инициатива ReHubs предусматривает создание в ближайшие несколько лет 150-250 новых специализированных центров по переработке текстиля по всей Европе, каждый с годовой производительностью от 50 до 100 000 тонн.

ReHubs инициируется Euratex — базирующейся в Брюсселе организацией, которая представляет около 154 000 компаний, в которых занято 1,47 миллиона человек в европейской текстильной и швейной промышленности.

Цель состоит в том, чтобы к 2030 году обеспечить успешную переработку 2,5 млн тонн текстильных отходов в Европе от волокна к волокну.

В Европе существует проблема текстильных отходов в размере 7-7,5 миллионов тонн, из которых сегодня собирается только 30-35%, и очень небольшая часть возвращается в виде волокна, чтобы обеспечить сохранение истинной стоимости.

Eratex считает, что после того, как эта новая отрасль созреет и расширится, она может стать прибыльной, а общий годовой объем рынка составит от 6 до 8 миллиардов евро, создав к 2030 году около 15 000 новых рабочих мест.

Масштабные действия в сфере рециклинга как ключевых игроков рынка, так и небольших компаний действительно являются ключом к успеху в поддержании оборота материалов - будь то дорогое углеродное волокно или товарная синтетика, стимулируя таким образом начало перехода от эпохи потребления к эпохе устойчивого развития.