Realizarea inovativă de produse compozite termoplastice cu proprietăți superioare de ecranare electromagnetică prin reciclarea integrată a deșeurilor electronice

SC ALL GREEN SRL a demarat proiectul Realizarea inovativă de produse compozite termoplastice cu proprietăți superioare de ecranare electromagnetică prin reciclarea integrată a deșeurilor electronice – RECEMAT. Perioada de implementare a proiectului este de 29 luni.

Proiectul este finanțat (Nr. contract: 460/03.04.2013) prin Programul Operațional Sectorial pentru Creșterea Competitivității Economice (POS-CCE), Axa Prioritară AP2: „Competitivitate prin cercetare, dezvoltare tehnologică și inovare”, Domeniul de intervenție D.2.3 „Accesul întreprinderilor la activități de cercetare-dezvoltare și inovare”, Operațiunea O.2.3.3 „Promovarea inovării în cadrul întreprinderilor”.

Obiectivul proiectului constă în cercetarea-dezvoltarea-realizarea de sisteme de ecranare electromagnetică pe bază de pulberi nanostructurate obținute din deșeuri electronice.

Obiectiv general

Obiectivul general al proiectului îl constituie sprijinirea dezvoltării SC ALL GREEN SRL, ca întreprindere mică productivă – prin oportunitatea utilizării potențialului endogen al regiunii (materii prime obținute prin reciclarea inovativă a deșeurilor de ambalaje și a celor electronice) și a resurselor umane din regiunea de NE (doctori în științe ai Univ. Tehnice Iași care au susținut teza de doctorat în 2009–2011), în vederea creării de noi locuri de muncă și creșterii economice durabile a SC ALL GREEN SRL în cadrul regiunii de NE a României. În acest context, obiectivul proiectului constă în cercetarea-dezvoltarea-realizarea de sisteme de ecranare electromagnetică pe bază de pulberi nanostructurate obținute din deșeuri electronice.

O caracteristică foarte importantă a sistemelor hibride de ecranare electromagnetică din materiale reciclate este identificarea structurii și a arhitecturii ideale, astfel încât calitățile acestora, din punct de vedere al ecranării electromagnetice, să se coreleze cu proprietățile fizico-mecanice și de mediu definite de tehnologia de asamblare, în sensul asigurării atât a competitivității economice față de soluțiile actuale, cât și a compatibilității acestor sisteme cu tehnologiile și aplicațiile actuale. Se va demonstra în cadrul proiectului superioritatea acestor noi tipuri de materiale, prin testare multifuncțională, iar cele mai performante structuri vor fi dezvoltate în vederea omologării.

SC ALL GREEN SRL are în prezent ca activitate principală de producție realizarea de semifabricate, folii și piese termoformate din deșeuri de mase plastice. Prin implementarea proiectului propus, se va asigura creșterea productivității întreprinderii ALL GREEN SRL, ca SINGURA întreprindere de profil de cercetare-dezvoltare-producție de sisteme hibride de ecranare electromagnetică din materiale reciclate din România. Integrarea de tehnologii inovative va conduce astfel la reducerea decalajelor față de productivitatea medie la nivelul României și UE, prin trecerea la dezvoltarea și producerea de noi produse de nișă cu valoare adăugată mare și cu piață emergentă la nivel european (ecrane electromagnetice pentru frecvențe personalizate). Acest efort, dacă va fi finanțat și finalizat cu succes, va constitui o parte integrantă a efortului României de a atinge un nivel al productivității de aproximativ 55% din media UE până în 2015.

Obiective specifice

Obiectivele specifice ale proiectului în contextul Operațiunii 2.3.3 sunt:

• Stimularea inovării în cadrul întreprinderii SC ALL GREEN SRL prin: valorificarea inovativă a unor rezultate preliminare cu mare impact economic în domeniul de reciclare integrată a deșeurilor, rezultate aflate în posesia SC ALL GREEN SRL pe baza unui contract din 2010 realizat cu o întreprindere prestatoare de activități de CD; crearea a 6 noi locuri de muncă, din care 5 în CD la societatea ALL GREEN SRL, și achiziția unor echipamente de CD, pentru continuarea activității de CD în domeniul sistemelor hibride de ecranare electromagnetică din materiale reciclate.
• Exploatarea superioară a echipamentelor tehnologice existente și completarea infrastructurii în echipamente tehnologice, prin etapa de Introducere în producție a rezultatelor activităților de CD, care se bazează pe infrastructura în echipamente tehnologice existente – achiziționate în cadrul proiectului anterior desfășurat sub egida Domeniului de intervenție 4.3 „Sprijinirea dezvoltării microîntreprinderilor”, pe care prezentul proiect îl completează în mod superior în ceea ce privește tehnologia produselor inovative. Prin creșterea productivității acestor echipamente, întreprinderea ALL GREEN SRL se va consolida ca SINGURA întreprindere de profil de cercetare-dezvoltare-producție de ecrane hibride din materiale reciclate din România.
• Implementarea de noi tehnologii de reciclare a deșeurilor electronice și de procesare a acestora în vederea dezvoltării de noi produse de nișă cu valoare adăugată mare și cu piață emergentă la nivel european (ecrane electromagnetice pentru frecvențe personalizate) și adaptării ALL GREEN SRL la cerințele unei economii de piață dinamice.

În acest context, proiectul urmărește:

• atingerea unei cifre de afaceri de min. 800.000 lei prin valorificarea tehnologiilor noi la nivel de întreprindere și/sau comercializarea pe piața de profil a produselor inovative realizate în urma finalizării acestui proiect până la sfârșitul perioadei de implementare (30.06.2015);
• atingerea unei cifre de cel puțin 40 t deșeuri electronice reciclate inovativ până la sfârșitul perioadei de durabilitate (30.06.2018);
• crearea a 6 noi locuri de muncă în Regiunea de Dezvoltare Nord-Est, dintre care 5 create în activitatea CD (din care min. 3 pentru femei) până la sfârșitul perioadei de durabilitate (30.06.2018).

Proiectul susține dezvoltarea industriei de reciclare superioară a deșeurilor la nivelul regiunii de Nord-Est prin realizarea unor produse noi, moderne, impuse de condițiile economice și de mediu actuale. Stimularea inovării și desfășurarea de activități de CD de către firma ALL GREEN în legătură cu activitățile de reciclare a deșeurilor va susține dezvoltarea inițiativelor antreprenoriale regionale și locale din industria producătoare, conducând astfel la dezvoltarea economică durabilă a regiunii și la reducerea decalajelor față de productivitatea medie la nivelul României și UE, prin trecerea la dezvoltarea și producerea de noi produse de nișă cu valoare adăugată mare și cu piață emergentă la nivel european (ecrane electromagnetice pentru frecvențe personalizate).

Obiective socio-economice

Obiectivele socio-economice ale proiectului:

• Reciclarea integrată, eficientă economic și completă a deșeurilor electronice;
• Soluții inovatoare de obținere de noi materii prime pe bază de deșeuri, în conformitate cu noile Directive CE, dar respectând directivele anterioare ca: Directiva 2002/96/CE, Directiva 2000/53/CE etc.;
• Proiectarea și fabricarea de noi soluții de ecranare electromagnetică cu costuri mai mici în domeniul de frecvență kHz–GHz, în conformitate cu directivele CE;
• Oferirea de soluții noi pentru problemele sociale complexe legate de protecția mediului, sănătatea publică și securitatea muncii, în condiții de expunere la radiații electromagnetice;
• Dezvoltarea unor produse intersectoriale de înaltă tehnologie, creșterea competitivității și producerea de beneficii economice importante;
• Dezvoltarea unui nou concept de industrie locală/regională, bazat pe reciclarea inovativă a deșeurilor și, de ex., pe producție de panouri economice de ecranare electromagnetică din materii prime din surse reciclate – produse eco-inovative de mare valoare de piață – cu aplicații pentru clădiri speciale, transporturi etc. În acest context ALL GREEN poate asigura în perspectiva următorilor 5 ani un transfer de succes prin licență sau franchising a noii tehnologii, la nivel național și european.

Obiective științifice și tehnologice

Obiectivele științifice și tehnologice / de CD ale proiectului:

• Evaluarea cerințelor tehnice de reciclare a componentei nemetalice a DEEE, dezvoltarea de noi piețe de materii prime obținute prin reciclare inovativă și a lanțurilor potențiale de aprovizionare, care urmează să fie generalizate la nivel regional/național/CE.
• Definirea condițiilor tehnice și dezvoltarea tehnologică, în scopul de a realiza reciclarea componentei nemetalice a DEEE în 2 fluxuri selective, corespunzătoare la 2 tipuri de materii prime nemetalice cu valoare ridicată de piață: pulberi nano-conductive și granule termoplastice.
• Definirea condițiilor tehnice, cercetarea, dezvoltarea și demonstrarea tehnologiei de transformare a componentelor nemetalice termorigide – tip PCB/DEEE (care conțin pulberi metalice amestecate și materiale semiconductoare de la componentele electronice, circuite integrate, componente tip cristale lichide etc.) în sisteme de pulberi nano-conductive cu caracteristici bine definite la scara micro/nanometrică, care urmează să fie utilizate în continuare ca aditivi în masă în compozitele inovative cu proprietăți electromagnetice și aplicații dedicate; tehnologia va fi scalată de la nivel de laborator la nivel industrial.
• Definirea condițiilor tehnice, cercetarea, dezvoltarea și demonstrarea tehnologiei de obținere a granulelor termoplastice (PE/PP/ABS/PVC) din componenta nemetalică tip carcasă/DEEE – în scopul utilizării acestora ca matrice de bază pentru noile compozite.
• Proiectarea, simularea și optimizarea la nivel de interfețe și arhitecturi la scara nano/micro pentru astfel de materiale compozite speciale neomogene.
• Selectarea și dezvoltarea de noi aditivi și adezivi/compatibilizatori pentru compatibilitatea optimă în stare amorfă a noului compozit nano-conductiv.
• Modelarea multifizică, proiectarea, simularea și optimizarea proprietăților electromagnetice-termice de ecranare în domeniul kHz–GHz a noului material compozit nano-conductiv.
• Extinderea analizei dielectrice de bandă largă pentru nanocompozitele rezultate, în vederea validării tehnologiilor de compozitare, precum și selectarea preliminară a aplicațiilor intersectoriale în ceea ce privește compoziția și arhitectura.
• Proiectarea materialelor de ecranare cu configurații personalizate și proprietăți electromagnetice predefinite, inclusiv proceduri de testare și recomandările tehnice pentru aplicațiile și cerințele definite.
• Dezvoltarea și demonstrarea prelucrării materialelor termoplastice (pe echipamentele existente la ALL GREEN SRL), precum și validarea acestei tehnologii pentru a obține diferite folii și plăci de ecranare electromagnetică.
• Dezvoltarea de proceduri de testare dedicate materialelor de ecranare electromagnetică specifice sectorului de construcții și testarea efectivă a produselor obținute în domeniul de frecvențe kHz–GHz.
• Dezvoltarea conceptului arhitectural de sisteme de ecranare și protecție la radiații electromagnetice pentru utilizatorii finali – construcții și automobile/transport, în concordanță cu Recomandarea Consiliului 1999/519/CE și a Directivei 2004/40/CE.
• Prototiparea produselor inovative intersectoriale, certificarea și finalizarea specificațiilor de marketing; protejarea drepturilor de proprietate intelectuală (brevetare).
• Definirea ciclului de viață, a reciclabilității și a impactului asupra mediului; analiza costurilor în raport cu beneficiile, concluzii finale vizând benchmarking-ul.

Etapele proiectului

Etapa I – 3 luni – Cercetare industrială

Evaluarea cerințelor tehnice de reciclare a componentei nemetalice a deșeurilor electronice și investigație critică privind stadiul actual și perspectivele în dezvoltarea de noi piețe de materii prime obținute prin reciclare inovativă și a lanțurilor potențiale de aprovizionare.

Prima etapă a proiectului a fost o etapă de cercetare industrială în care s-au analizat la început cerințele tehnice de reciclare a componentei nemetalice a deșeurilor electronice. S-a analizat componenta deșeurilor electrice și electronice, cu specificarea condițiilor tehnice de reciclare a componentei nemetalice, și s-au prezentat condiții impuse componentei nemetalice din DEEE-uri pentru a putea fi reciclate. S-a analizat stadiul actual și perspectivele în dezvoltarea de noi piețe de materii prime obținute prin reciclare inovativă, s-au evaluat cantitățile de deșeuri de echipamente electrice și electronice, respectiv numărul minim necesar de centre de colectare a DEEE-urilor în România. S-a evaluat stadiul actual și perspectivele în dezvoltarea de noi lanțuri potențiale de aprovizionare, respectiv s-a stabilit o schemă tehnologică de principiu a reciclării DEEE-urilor în 2 fluxuri selective: primul flux selectiv pentru prelucrarea carcaselor termoplastice reciclabile din DEEE, al doilea flux selectiv pentru prelucrarea materialelor termorigide reciclabile din DEEE – circuite imprimate și integrate.

Etapa II – 3 luni – Cercetare industrială

Studii și cercetări aprofundate privind tehnologia de transformare a componentelor nemetalice termorigide ale deșeurilor electronice în sisteme de pulberi nano-conductive cu caracteristici bine definite la scara micro/nanometrică și scalarea tehnologiei pulberilor de la nivel de laborator la nivel industrial.

A doua etapă de cercetare industrială a presupus analiza soluțiilor tehnologice și echipamentelor de măcinare și sortare pe dimensiuni și pe componente a materialelor nemetalice termorigide provenite din deșeurile electronice, s-a prezentat obținerea la nivel de laborator a pulberilor din deșeuri nemetalice termorigide cu diferite granulații și componente, s-au testat proprietățile fizice, chimice și micro-mecanice ale pulberilor obținute din deșeurile nemetalice termorigide, respectiv parametrii dielectrici ai pulberilor obținute din deșeurile nemetalice termorigide.

Etapa III – 3 luni – Cercetare industrială

Studii și cercetări aprofundate privind tehnologia de transformare a componentelor termoplastice ale deșeurilor electronice în sisteme de granule cu caracteristici chimice bine definite și scalarea tehnologiei obținerii matricilor polimerice termoplastice reciclate de la nivel de laborator la nivel industrial.

A treia etapă de cercetare industrială a presupus analiza soluțiilor tehnologice și a echipamentelor de selectare, tocare, măcinare și granulare-termoformare a materialelor termoplastice reciclabile din deșeurile electronice. S-a prezentat obținerea fulgilor și granulelor din deșeurile electronice selectate pe componente, respectiv s-a efectuat testarea proprietăților fizice, chimice și termo-mecanoreologice ale fulgilor și granulelor din deșeuri termoplastice selectate pe componente. S-a detaliat și scalarea tehnologiei termoplastice la nivel industrial.

Etapa IV – 3 luni – Cercetare industrială

Studii și cercetări aprofundate privind tehnologia de realizare de materiale compozite nano-conductive din componentele obținute în Etapele II și III prin reciclare inovativă, inclusiv simularea și optimizarea arhitecturii la nano/micro-scară la nivelul interfețelor acestor tipuri de structuri compozite.

A patra etapă de cercetare industrială a presupus analiza soluțiilor tehnologice de dispersie a pulberilor nano-conductive în matricea polimerică termoplastică, s-a modelat, simulat și optimizat arhitectura la nano/micro-scară la nivelul interfețelor structurilor compozite nano-conductive. S-au analizat soluțiile tehnologice de compozitare a sistemelor de pulberi nano-conductive și matrici polimerice termoplastice cu aditivi și adezivi specifici, s-a realizat testarea proprietăților fizice, chimice și termo-mecano-reologice ale compozitelor obținute la nivel de laborator, respectiv proprietățile materialelor polimerice termoplastice ce au dispersate în matricea lor pulberi nano-conductive din DEEE, alți aditivi și agenți de cuplare.

Etapa V – 3 luni – Cercetare industrială

Studii privind modelarea multifizică, simularea și optimizarea proprietăților electromagnetice-termice de ecranare în domeniul kHz–GHz a noilor materiale compozite nano-conductive obținute în Etapa IV și cercetări privind proprietățile dielectrice de bandă largă ale acestora, în vederea validării tehnologiilor de compozitare, precum și pentru definirea corelației între proprietățile dielectrice și compoziția și arhitectura acestor compozite.

A cincea etapă de cercetare industrială a presupus realizarea unei investigații critice privind stadiul actual al soluțiilor tehnice și echipamentelor specifice de evaluare a proprietăților dielectrice de bandă largă ale structurilor compozite nanoconductive. S-a făcut modelarea, simularea și optimizarea proprietăților de ecranare în domeniul kHz–GHz ale structurilor compozite nanoconductive, pe baza teoriei percolației, respectiv s-au testat proprietățile electromagnetice de ecranare în domeniul kHz–GHz ale structurilor compozite nanoconductive. S-a făcut corelarea proprietăților electromagnetice de ecranare cu compoziția și arhitectura la nano/micro-scară a structurilor compozite nanoconductive, s-au efectuat studii tehnice de fezabilitate privind trecerea de la etapa de cercetare industrială a materialelor compozite nanoconductive la etapa de dezvoltare experimentală a sistemelor complexe de ecranare.

Etapa VI – 5 luni – Dezvoltare experimentală

Proiectarea și realizarea de modele experimentale de sisteme de ecranare cu configurații personalizate și proprietăți electromagnetice predefinite pe baza materialelor compozite nano-conductive realizate și testate în Etapele IV și V, inclusiv definirea procedurilor de evaluare a cerințelor și recomandările tehnice pentru aplicațiile intersectoriale propuse.

A șasea etapă a reprezentat începutul dezvoltării experimentale, care a presupus proiectarea și realizarea sistemelor de ecranare cu configurații personalizate și proprietăți electromagnetice predefinite, respectiv proiectarea și construirea modelelor experimentale de sisteme de ecranare cu configurații personalizate și proprietăți electromagnetice predefinite, utilizând structuri compozite nanoconductive sub formă de filme de diferite grosimi, până la 4 mm.

Etapa VII – 5 luni – Dezvoltare experimentală

Dezvoltarea procedurii și standului de testare a eficacității de ecranare electromagnetică pentru sectorul de construcții, precum și realizarea testării efective și a validării soluțiilor constructive și funcționale rezultate în Etapa VI, în condițiile stabilite de principalele standarde care fac referire la ecranarea electromagnetică.

A șaptea etapă a presupus realizarea unui stand de testare a eficacității de ecranare electromagnetică pentru sectorul de construcții, respectiv testarea proprietăților de ecranare electromagnetică ale modelelor experimentale de sisteme de ecranare și optimizarea proprietăților de ecranare electromagnetică prin adaptarea dimensiunilor și a arhitecturii sistemelor de ecranare.

Etapa VIII – 5 luni – Obținerea și validarea drepturilor de proprietate industrială

Obținerea și validarea drepturilor de proprietate industrială asupra rezultatelor activităților de CD.

Etapa opt a presupus identificarea elementelor de noutate în vederea protejării drepturilor de proprietate intelectuală, respectiv s-a elaborat documentația necesară și depunerea cererilor de protejare a drepturilor de proprietate.

Etapa IX – 4 luni – Introducerea în producție a rezultatelor activităților de CD

Introducerea în producție a rezultatelor activităților de CD.

Etapa nouă a presupus realizarea documentației de introducere în fabricație a sistemelor de ecranare, pregătirea cu succes a fabricației prin realizarea de experimentări tehnologice privind utilizarea de granule și fire din materiale compozite termoplastice reciclate din DEEE și s-au realizat planuri de exploatare a rezultatelor cercetării pe scară largă.

Pentru informații detaliate despre celelalte programe cofinanțate de Uniunea Europeană, vă invităm să vizitați www.fonduri-ue.ro.