Jeszcze ćwierć wieku temu o segregacji śmieci mało kto w Polsce mówił. Jeśli już, to tylko o tym, że należy zbierać makulaturę, by wymienić ją na szary papier toaletowy. Dziś sortowanie i recykling odpadów wyglądają inaczej. Praktycznie wszystkie śmietniki mają kontenery na różne rodzaje odpadki, a od połowy 2013 r. jeśli nie segregujemy domowych śmieci, płacimy więcej za ich wywóz. A statystyczny Polak produkuje ich 320 kg rocznie. To prawie kilogram każdego dnia. Niestety, jak podaje Ministerstwo Ochrony Środowiska, w 2013 r. do recyklingu trafiało tylko 11 proc. z nich, a na wysypiska aż 71 proc. Reszta lądowała na nielegalnych składowiskach lub była niezgodnie z prawem spalana w domowych piecach. Choć GUS nie podał jeszcze danych za 2014 r., to można przypuszczać, że procent odzyskiwanych śmieci powoli rośnie, a po wprowadzonej reformie system odzyskiwania surowców działa coraz lepiej.

Do rozdzielania śmieci sortownie stosują przeróżne metody. Najprostszą z nich jest segregacja ręczna na taśmociągu, gdzie następuje proces wstępnego sortowania. Wykorzystuje się także separowanie magnetyczne, które służy do oddzielenia materiałów zawierających żelazo lub wrzuca śmieci do zbiornika z wodą, a potem oddzielnie wybiera się to, co utrzymuje się na powierzchni i to, co opadło na dno. Ale są też potrzebne metody bardziej finezyjne, dzięki którym można oddzielić od siebie np. zmielone już tworzywa sztuczne (przypominające nieco konfetti), które mają podobną gęstość. I właśnie z myślą o rozwiązaniu tego problemu inżynierowie z Instytutu Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu stworzyli urządzenie do ciągłego elektrostatycznego fluidalnego rozdzielania tworzyw sztucznych.

Ma ono kształt odwróconego symetrycznego stożka. Zmielone cząstki polimerów wtłaczane są od dołu – wyjaśnia Sławomir Miszewski, szef zespołu konstruktorów. Mieszanina tworzyw sztucznych wsypywana jest do zasobnika, z którego później pompa tłoczy ją właśnie do stożka, gdzie poszczególne cząstki wirują w powietrzu. Na wstępnym etapie następuje selekcja za pomocą grawitacji – najlżejsze cząsteczki wyrzucane są najwyżej i tam wyłapywane dzięki obrotowym śluzom. – Ale co ważniejsze, w czasie wirowania cząstki tworzyw na skutek wzajemnego pocierania się zostają naelektryzowane. W zależności od rodzaju tworzywa jest to dodatni lub ujemny ładunek elektryczny – tłumaczy inżynier Miszewski w opisie wynalazku. Cząsteczki są na tyle silnie naelektryzowane, że przekazują ładunek kolejnym drobinkom tworzywa, które wtłaczane są z dozownika. Dodatkowo są one elektryzowane przez strumień powietrza. – Po to, by kontrolować ładunki, które mają mieszane i wirujące cząstki tworzywa, zainstalowano w urządzeniu specjalny czujnik. Dzięki temu proces może być w pełni zautomatyzowany – opowiada Sławomir Miszewski. Gdy dana partia zmieszanych tworzyw osiągnie odpowiedni stopień naładowania elektrycznego, otwierają się specjalne śluzy i przez rury spustowe materiał trafia na uziemione bębny separujące, które współpracują z elektrodami wysokiego napięcia. Na bębnach w zależności od rodzaju i siły ładunku cząstki są mocniej lub słabiej przyciągane lub odpychane, co powoduje ich rozdzielenie. – Mieszaniny tworzyw o zbliżonej gęstości unoszą się wtedy na tej samej wysokości, skąd są zasysane przez specjalne dysze powietrzne – opisuje Miszewski, który całe urządzenie stworzył wspólnie z inżynierami Romanem Cybulskim oraz Mariuszem Błaszkowskim. Kluczowy w tym wynalazku jest proces fluidyzacji – czyli wirowania (w tym przypadku małych cząstek tworzyw sztucznych) pod wpływem strumienia powietrza. Poprzez tarcie cząsteczek (m.in. o ściany stożka, które można pokryć wybranym tworzywem, tak by usprawnić proces elektryzowania) cząsteczki uzyskują odpowiednie ładunki. Jakie dokładnie, można sprawdzić w specjalnych tabelach. By dodatkowo wzmocnić proces elektryzowania, można do mieszanki, którą chcemy rozdzielić, dodać dodatkowe elementy. Co ważne, cały proces musi się odbywać w stałej temperaturze (w zależności od rodzaju materiałów od 30 do 60 st. Celsjusza), dlatego zawartość stożka jest podgrzewana.

Ten wynalazek może posłużyć do rozdzielania np. mieszanki zmielonych elementów po butelkach PET (co roku każdy z nas zużywa ich średnio 66) od odpadów PVC (polichlorek winylu, który używany jest przy produkcji niektórych wyrobów z tworzyw sztucznych, np. etykiet na butelkach). Problem w tym, że jeśli w stu kilogramach mieszaniny takich rozdrobnionych tworzyw jest choćby pół kilograma PVC, jest ona bezużyteczna i nie można jej ponownie przetworzyć na pełnowartościowy wyrób. Metoda opracowana w Toruniu daje jednak w takim przypadku stuprocentową skuteczność. A to się opłaca, bo z np. zużytych butelek PET wytwarza się m.in. ubrania polarowe (by wytworzyć jedną bluzę, potrzeba ponad 30 opakowań tego typu).

Co ważne, naukowcy z Torunia nie tylko teoretycznie rozwiązali ten problem, z którym zgłosił się do nich pewien przedsiębiorca, ale od razu opracowali i wykonali urządzenie, które może być stosowane do celów komercyjnych. – Można je z powodzeniem stosować w firmach, które zajmują się recyklingiem tworzyw sztucznych. Nasze urządzenie znacznie zwiększa skuteczność rozdzielania zmielonych tworzyw o podobnej gęstości. Dzięki temu można ponownie przetworzyć wszystkie odpady, które do niego trafiają – nie kryje dumy Sławomir Miszewski.

Według wymagań Komisji Europejskiej za pięć lat powinniśmy odzyskiwać co najmniej 50 proc. odpadów m.in. z tworzyw sztucznych (na koniec 2014 r. było to nieco ponad 20 proc.). Biorąc to pod uwagę, toruńscy inżynierowie nie powinni mieć problemów ze znalezieniem kolejnych klientów na swój wynalazek.