Мусор, превращающийся в инновацию: ставка на переработанный «3D-филамент»

В Боливии семь студентов решили превратить проблему пластиковых отходов в возможность. С помощью экструзионной машины они стремятся преобразовать ПЭТ-пластик в важный материал для цифрового производства — нить для 3D-принтеров. Это не обычный материал, а материал, созданный на основе принципа переработки отходов. «Мы хотим решить проблему, которая стала постоянной, — загрязнение окружающей среды ПЭТ-бутылками. Для этого мы создали машину SPIN, которая поможет нам с помощью процесса ламинирования и воздействия тепла превратить пластик в 3D-филамент. Таким образом мы хотим внести свой вклад», — пояснил Андрес Спан Гутьеррес, лидер команды Renova. Диагностика, проведенная WWF совместно с Servicios Ambientales S.A., показывает, что ежегодно выбрасывается около 142 699 тонн пластика. Значительная часть этого материала приходится на ПЭТ-бутылки, которые из-за отсутствия эффективной системы сбора и переработки в конечном итоге становятся отходами с высоким воздействием на окружающую среду. Именно поэтому проект под названием RenovaPet делает ставку на логику циркулярной экономики. Он использует широко доступные отходы для их преобразования в ценный технологический ресурс, который в нашей стране по-прежнему имеет высокую стоимость. Это один из шести проектов, разработанных в рамках семинара Fab Lab на Futures Week 2025. Мероприятие было организовано Unifranz при поддержке The Millennium Project, Ибероамериканской сети перспективных исследований (RIBER) и 2030 Construyendo Futuros. В течение четырех дней шесть междисциплинарных команд разрабатывали цифровые решения, используя методологии проектирования, прототипирования и экспериментирования. В состав RenovaPet входят студенты Моника Юхра Кондори, Андрес Спан Гутьеррес, Эдсон Арукипа Пари, Лаура Сааведра Агилар, Ренан Палларико Рейнага, Кимберли Перес Ногалес и Энрике Майта Гусман. Превращение ПЭТ-бутылок в нити Национальная картина показывает, что из тонн пластика, выбрасываемого каждый год, только небольшая часть попадает в формальные процессы переработки. Остальная часть рассеивается по переполненным свалкам или попадает в водоемы, способствуя ухудшению состояния окружающей среды. В 2022 году в мире было произведено около 400 миллионов тонн пластика, но менее 10 % из них было получено из переработанного материала. Этот дисбаланс свидетельствует о массовой зависимости от первичного пластика. Однако ПЭТ-бутылки представляют собой ценный ресурс, который из-за отсутствия эффективных систем часто превращается в долговечный и высокозагрязняющий отход. Прототип, разработанный RenovaPet, предлагает комплексную систему для преобразования использованных ПЭТ-бутылок в нить, пригодную для 3D-печати. Процесс начинается с разрезания бутылок на одинаковые полоски, которые затем поступают в систему экструзии с контролем температуры. «Первым делом необходимо подготовить сырье, то есть ПЭТ-бутылки. Для промышленной переработки их необходимо разрезать на полоски, а после очистки отправить в экструдер, где под воздействием температуры и давления они приобретают определенную форму. В результате получается материал, более прочный, чем коммерческая нить», — поясняет Энрике Майта Гусман. Такой температурный контроль позволяет получить однородный и стабильный материал со стандартным диаметром 1,75 или 2,85 мм, совместимый с большинством 3D-принтеров, доступных на рынке. После экструзии нить автоматически наматывается на обычные катушки, готовые к использованию. Система включает в себя постоянный контроль температуры и диаметра для обеспечения качества конечного продукта. Эта идея имеет научное обоснование, поскольку недавние исследования показали, что нить, изготовленная из переработанного ПЭТ, может достигать механических свойств, сопоставимых с коммерческими нитями, что подтверждает техническую осуществимость такого рода инициатив. «Он имеет микроконтроллер, который генерирует собственную сеть WiFi, мы запрограммировали его так, чтобы он подключался напрямую и мы могли включать или выключать его. Он также подключен к драйверу, который контролирует скорость, поскольку от этого зависит качество нити. Также контролируется температура, которая должна быть 215° для термоформования», — объясняет студент Лукас Палларико Рейнага. Экологические, образовательные и социально-экономические преимущества Преимущества реализации такого проекта многочисленны. С экологической точки зрения, переработка ПЭТ-бутылок в нити значительно сокращает количество пластика, попадающего в реки, ручьи, неформальные свалки или уже переполненные полигоны. Повторное использование ПЭТ также позволяет избежать производства нового пластика из ископаемого топлива, снижая воздействие на окружающую среду, связанное с промышленным производством. С экономической и социальной точки зрения, местное производство нитей представляет собой важную возможность. В Боливии коммерческая нить обычно дорогая и зачастую труднодоступная. Возможность ее местного производства позволяет значительно удешевить проекты 3D-печати в учебных заведениях, технических мастерских, инновационных лабораториях и стартапах. Кроме того, это может укрепить деятельность городских сборщиков и переработчиков, которые уже участвуют в цепочке производства ПЭТ. Они могут стать поставщиками сырья или даже операторами микроцентров по производству переработанного филамента. В сфере образования и технологий полученный филамент может использоваться для изготовления прототипов, учебных моделей, школьных инструментов и компонентов экологичной мебели. Их внедрение в мастерские по дизайну, инженерии или технологии укрепляет экологическое сознание и стимулирует творческий подход к решению местных проблем. Однако проект также сталкивается с трудностями. Качество переработанного волокна должно оставаться постоянным, чтобы быть конкурентоспособным по сравнению с коммерческими альтернативами, что требует строгого контроля в процессе экструзии. Кроме того, для реализации проекта необходима организованная цепочка работ, включающая эффективные системы сбора, очистки, сортировки и транспортировки бутылок. Наконец, экологическое просвещение и институциональная поддержка по-прежнему имеют основополагающее значение для расширения масштабов и укрепления подобных инициатив в долгосрочной перспективе.