W obliczu globalnych wyzwań klimatycznych i rosnącej góry odpadów, giganci lotniczy całkowicie zmieniają podejście do cyklu życia statków powietrznych. Firmy takie jak Airbus kierują się zasadą “waste not, want not”, czyli “nie marnuj a niczego ci nie zabraknie”. Zamiast zastanawiać się, co zrobić z maszyną po 30 latach służby, inżynierowie wdrażają strategię gospodarki o obiegu zamkniętym. Już na etapie pierwszych szkiców samolot przygotowany jest tak, by stanowił źródło surowców dla kolejnej generacji maszyn.
Ekologia, a bezpieczeństwo – znaleźć złoty środek
Wdrażanie materiałów z recyklingu nie jest jednak proste. Jak wskazuje się w najnowszych analizach badawczych dotyczących bezpieczeństwa i zarządzania lotnictwem, głównym problemem inżynieryjnym pozostaje odpowiedź na jedno pytanie: jak skutecznie stosować materiały z recyklingu, aby realnie zmniejszyć wpływ na środowisko, a jednocześnie nie pójść na żadne kompromisy w kwestii jakości?
Każdy element z odzysku, zanim trafi na pokład, musi przejść identyczną, rygorystyczną ścieżkę certyfikacji co jego odpowiednik wyprodukowany z dziewiczych surowców. Dzięki innowacjom takim jak kompozyty termoplastyczne oraz zaawansowane stopy aluminium, ta trudna sztuka zaczyna się udawać, a samoloty stają się coraz bardziej przyjazne środowisku.
Przełom w odzysku aluminium
Do niedawna recykling samolotów wiązał się z poważnym problemem – odzyskane z maszyn aluminium rzadko wracało do fabryk lotniczych. Ze względu na niezwykle rygorystyczne normy wytrzymałościowe i bezpieczeństwa, przetopiony metal lądował najczęściej w przemyśle motoryzacyjnym lub budowlanym.
Przełom w tej dziedzinie przyniosły rozwiązania opracowane przez firmę Constellium, partnera Airbusa i globalnego lidera produkcji komponentów aluminiowych. Inżynierom udało się opracować procesy i stopy aluminium pochodzące z recyklingu, które w stu procentach spełniają surowe normy certyfikacyjne branży lotniczej. To ogromny krok naprzód. Potwierdza to, że metal odzyskany ze starych maszyn może bezpiecznie zostać ponownie wykorzystany jako element konstrukcyjny zupełnie nowego samolotu, istotnie zmniejszając przy tym ślad węglowy procesu produkcji oraz zależność od surowców
„Design for Recycling”, czyli myśleć o końcu już na samym początku
Obecnie w branży dominuje nowy trend, projektowanie pod recykling. Konstruktorzy celowo dobierają materiały tak, aby za kilka dekad można je było łatwo zdemontować i przetworzyć.
Doskonałym przykładem tego podejścia jest nowoczesny Airbus A220, który już wkrótce zasili flotę Polskich Linii Lotniczych LOT. Ta nowoczesna maszyna wyznacza nowe standardy nie tylko pod kątem ekonomii spalania, ale też doboru materiałów. W jej konstrukcji inżynierowie dokonali kluczowej zmiany, zaczęto zastępować tradycyjne, niezwykle trudne w recyklingu kompozyty termoutwardzalne innowacyjnymi kompozytami termoplastycznymi.
Kompozyty termoutwardzalne po uformowaniu stają się ciałem stałym nieodwracalnym, nie da się ich z powrotem przetopić, co sprawia, że po wycofaniu samolotu często kończą jako niskiej jakości wypełniacz dla innej branży lub trafiają do spalarni.
Kompozyty termoplastyczne, użyte w A220, działają jak wosk. Po zakończeniu eksploatacji matryce można przetopić, zachowując przy tym niesamowitą lekkość i wytrzymałość węglowych włókien.
Perspektywy
Biorąc pod uwagę, że w najbliższych 20 latach przewiduje się wycofanie z eksploatacji znacznej liczby starszych samolotów komercyjnych na świecie, skala wyzwania i jednocześnie możliwości jest ogromna. Powstały w wyniku tego strumień surowców wtórnych może stać się wartościowym zasobem. Jeżeli branży lotniczej uda się skutecznie odzyskać te materiały do produkcji nowych maszyn,możliwe będzie stopniowe domykanie obiegu materiałowego, redukując zależność od surowców pierwotnych. W dłuższej perspektywie działanie wpisuje się proces dekarbonizacji, w którym redukcja emisji związanych z produkcją oraz efektywne gospodarowanie zasobami będą równie istotne jak ograniczanie emisji generowanych podczas samych operacji lotniczych.
Konkludując, bilans korzyści i wyzwań związanych z materiałami z recyklingu w lotnictwie przedstawia się następująco: korzyści środowiskowe są ogromne i kluczowe dla zrównoważonej przyszłości lotnictwa, ale ich pełna realizacja wymaga pokonania znaczących wyzwań technicznych, regulacyjnych i ekonomicznych. Tendencje w branży oraz rosnąca presja na ekologiczne działania wskazują, że przemysł lotniczy będzie stopniowo zwiększał udział recyklatów w swoich produktach. Można spodziewać się, że za kilkanaście lat nowy samolot pasażerski będzie nie tylko w dużej mierze pochodził z recyklingu, ale również będzie zaprojektowany tak, by po zakończeniu eksploatacji sam stał się źródłem surowców dla kolejnej generacji. Taka wizja pełnego cyklu zamkniętego stanowi ambitny cel, lecz biorąc pod uwagę tempo rozwoju technologii materiałowych i rosnącą świadomość ekologiczną, jest to cel osiągalny, a wręcz konieczny dla przyszłości globalnego lotnictwa.
Autorzy – Członkinie Koła Naukowego Bezpieczeństwa i Zarządzania Lotnictwem – Politechnika Poznańska:
Amelia Mielewczyk
O mnie: Studiuję pilotaż statków powietrznych na Politechnice Poznańskiej. Choć lotnictwo pojawiło się w moim życiu stosunkowo niedawno, błyskawicznie stało się moją codziennością i największą pasją. Jako koordynator sekcji projektów naukowych w Kole Naukowym Bezpieczeństwa i Zarządzania Lotnictwem, łączę naukę z popularyzacją wiedzy. Odpowiadam m.in. za prowadzenie warsztatów edukacyjnych dla dzieci oraz pomoc w organizacji największej studenckiej konferencji lotniczej w Polsce „Skrzydła Lotnictwa”. W kokpicie? Z dystansem i uśmiechem określam siebie na razie jako aspirującego operatora klap.
Kamila Suchoń
O mnie: Jestem studentką lotnictwa ze specjalizacją w zakresie bezpieczeństwa i aktywnie angażuję się w inicjatywy rozwijające branżę lotniczą. Na co dzień prowadzę warsztaty dla uczniów szkół średnich, współorganizuję największą studencką konferencję lotniczą w Polsce oraz zgłębiam zagadnienia związane z paliwami lotniczymi, bezpieczeństwem i nowymi regulacjami wpływającymi na przyszłość lotnictwa.
Zdjecie okładki: Jakub Leśniak
Publikacja stanowi materiał autorski. Odpowiedzialność za jej treść ponosi autor (autorzy). Przedstawione poglądy i opinie nie muszą odzwierciedlać stanowiska Redakcji.
