Hvor svært at genbruge plastik bliver lavet så god som ny

Nye genbrugsteknologier, der i øjeblikket testes, kan tillade plast, såsom engangsfødevareemballage, fiberforstærkede bildele og madrasskum - polymerer, der ofte ender på lossepladser eller forbrændes - for at få mere end blot et andet liv:de kan blive så gode som nye.

Plastaffald er et voksende miljøproblem. Der produceres omkring 60 millioner ton plast i Europa hvert år, mens kun 30 % af det genanvendes. Af alt det plastikaffald, der nogensinde er genereret, 79 % er endt på losseplads eller som affald i det naturlige miljø.

Men efterhånden som Europa går over til en mere cirkulær økonomi, hvor materialer genbruges i slutningen af ​​deres levetid i stedet for at blive smidt ud, forbedringer af plastgenanvendelse vil spille en vigtig rolle.

Nylige foranstaltninger iværksat af Europa-Kommissionen skulle bidrage til at gøre plastik mere bæredygtig. En plaststrategi vedtaget i 2018 har til formål at tackle problemet ved at transformere, hvordan plastprodukter er designet, brugt og genbrugt. Et centralt mål er at genanvende 55 % af plastemballagen i 2030. Emballage har et højt miljøaftryk:Omkring 40 % af det producerede plastik bruges til emballage, som typisk kasseres efter brug.

Emballage består ofte af forskellige typer plastik, hvilket gør det udfordrende at genbruge. Frisk mad som kød og ost, for eksempel, er ofte beskyttet af mange lag såsom låg, film og bakker, der ikke er lavet af samme type plast. Forskellige plasttyper skal adskilles før forarbejdning, da de ikke blandes godt sammen under konventionel genbrug. Men at gøre dette kan være tidskrævende og dyrt. Det betyder, at disse varer ofte ikke genbruges eller kan anses for umulige at genbruge.

"Normalt, de deponeres eller i bedste fald, forbrændes med energigenvinding, " sagde Dr. Elodie Bugnicourt, innovationsenhedsleder hos IRIS Technology Solutions, et ingeniørfirma i Barcelona, Spanien.

Fiberforstærkede kompositter møder ofte en lignende skæbne. Disse plastbaserede materialer, forstærket med glas- eller kulfiber, bruges i forskellige indvendige og udvendige bildele, fra kofangere til tekstilbeklædte dørpaneler. Da de forskellige materialer er svære at adskille, de forbrændes typisk i slutningen af ​​deres liv.

Andet liv

Nye genbrugsteknologier kan hjælpe, selvom. Som en del af et projekt kaldet MultiCycle, Dr. Bugnicourt og hendes projektpartnere sigter mod at opskalere en patenteret proces kaldet CreaSolv udviklet af Fraunhofer Instituttet i München, Tyskland, som kan give flerlagsemballage og fiberforstærkede kompositter et nyt liv igen og igen.

Ved at bruge en opløsningsmiddelbaseret formel, forskellige typer plastik og fibre udvindes og adskilles ved at opløse dem i en opløsning. Derefter genvindes polymererne - lange kæder af molekyler, der udgør en plastik - fra opløsningen i fast form og omformes til plastikpellets. Genvundne fibre kan også genbruges.

Indtil nu, processen viser lovende fordele i forhold til eksisterende metoder. Med konventionel mekanisk genbrug, plastik nedbrydes typisk, når det behandles, så det har begrænset anvendelse. Og selvom kemisk genanvendelse - en ny teknologi, der gør plastik tilbage til små molekyler, eller monomerer, kan skabe højkvalitets plastik, det kan være energikrævende. Med CreaSolv, genbrugsplast er af høj kvalitet, og processen er mere effektiv. "Vi genvinder en polymer i stedet for en monomer, hvilket er en fordel, fordi vi ikke behøver at bruge energi på at polymerisere materialet igen, " sagde Dr. Bugnicourt.

Indtil nu, holdet har udført småskalaforsøg med flerlagsemballage og kompositter for at teste processen. På samme tid, de har designet et storstilet pilotanlæg i Bayern, hvor forsøgene skulle starte i juli. Hovedudfordringen bliver at behandle affald, der består af komplekse blandinger af plastik i stor skala, siger Dr. Bugnicourt.

Medlemmer af teamet har også udviklet et system til at overvåge sammensætningen af ​​plastaffald. De ønsker automatisk at kunne identificere plast- og fibertyperne i et produkt, så processen kan optimeres ud fra de partier af materialer, der skal genanvendes.

Dr. Bugnicourt mener, at systemet kunne installeres i eksisterende genbrugsanlæg for at udvide de typer af genanvendt plast. Der kunne også etableres specialiserede faciliteter til at behandle industriaffald. "Nogle producenter af emballage, som har meget postindustrielt affald af en given type, kunne investere i at have deres egne genbrugsanlæg, " hun sagde.

Specialiseret

Forbedring af eksisterende genbrugsprocesser kan også reducere miljøbelastningen af ​​plastaffaldstyper, der er sværere at genbruge. Mens visse almindeligt anvendte plasttyper genanvendes i vid udstrækning, såsom PET, der bruges til at lave drikkeflasker, plast med mere specialiserede anvendelser er det ofte ikke. Teknologiske barrierer er ofte ansvarlige.

"Teknologierne er måske ikke modne, eller de har problemet med ikke at være omkostningseffektive på grund af manglende udvikling, " sagde Dr. Tatiana Garcia Armingol, direktør for energi- og miljøgruppen ved CIRCE energiforskningscenter i Zaragoza, Spanien.

Dr. Garcia Armingol og hendes kolleger demonstrerer måder til at øge genvindingsgraden af ​​visse svært genanvendelige plasttyper som en del af POLYNSPIRE-projektet. De fokuserer på polyamider - plastik brugt i bildele såsom gear og airbags - og polyurethaner - fleksibelt skum, der bruges i produkter som madrasser og tæpper.

Holdet mener, at konventionel genbrug kan forbedres for at øge kvaliteten af ​​genbrugsplast. At gøre dette, de undersøger to teknologier:tilføjelse af vitrimerer - en relativt ny type plast, der er både sej og formbar - samt inkorporering af højenergibestråling. "Begge teknologier har det primære mål at øge modstanden af ​​genbrugsmaterialer og forbedre deres egenskaber, så de kan bruges i applikationer med høje krav, " sagde Dr. Garcia Armingol.

Andre innovationer, de udforsker, kan forbedre kemisk genbrug. Teknologien har et enormt potentiale for at nå en cirkulær økonomi, da den gør det muligt for plastik at blive kontinuerligt genbrugt og samtidig bevare kvaliteten. Dets miljømæssige fodaftryk kan dog begrænses. Brugen af ​​mikrobølger eller smarte magnetiske materialer, for eksempel, kunne reducere mængden af ​​energi, der er nødvendig for at generere varme til polymerisering, hvor de monomerer, der produceres fra genanvendelsesprocessen, samles for at danne de lange kæder af molekyler, der udgør plastik.

"(konventionel) kemisk genanvendelse kan have en høj miljøpåvirkning, " sagde Dr. Garcia Armingol. "Et af vores hovedmål er at demonstrere, at det kan være omkostningseffektivt og miljøvenligt."

Semi-industriel

Indtil nu, holdet har testet de foreslåede teknologier i laboratoriet. Nu forbereder de sig på ingeniørfasen af ​​projektet, hvor de vil vise, at de er gennemførlige i semi-industriel skala. De arbejder i øjeblikket på forbehandlings- og oprensningsstadierne for genbrug.

Næste trin i projektet bliver at vise, at den plast, der produceres med disse teknologier, er af god nok kvalitet til at erstatte nyt materiale. Dr. Garcia Armingol og hendes kolleger vil fokusere på nogle få applikationer, såsom bildele, hvor der er strenge kvalitetskrav, og madrasser.

Et tæt samarbejde med industrielle partnere fra bilindustrien og kemiske og affaldshåndteringsvirksomheder vil også være nøglen til indførelse af deres teknologier. "Det er meget relevant for os at få feedback fra industrisektoren om deres krav og forventninger, " sagde Dr. Garcia Armingol. "Vi ønsker at demonstrere, at det er muligt at have en cirkulær økonomi i plastsektoren."