Plaster och Miljö Miljöteknik M1, 021206 Antal Boldizar, Institutionen för materialteknik

Department of Materials Science and Engineering

Plaster och Miljö Miljöteknik M1, 021206

Antal Boldizar, Institutionen för materialteknik

Ett orienterande miljöperspektivAlternativ till återvinning av plastprodukter

Aktuell teknik


Livscykelperspektiv på produkter

Råvaruutvinning

Tillverkning av material

Tillverkning av produkter

Användning av produkter

Återanvändning och återvinning

Deponering


Råvaror till polymera material

Polymera framställs till ca 90 % av råolja och naturgasUndantag är främst naturgummi, regenererad cellulosa och stärkelse

RåoljaAsfalt, smörjolja, 9 % vaxer och andra kemisk-tekniska produkter

4 % Syntetiska polymerer

Förbränning

Världsproduktionen råolja ca 3.500 miljoner ton år 2000 I Sverige konsumeras ca 0,5 % av världsproduktionen olja

87 %


Världsproduktionen av polymera material

Världsproduktionen år 2000 uppskattas till ca 160 miljoner ton

ökar med ca 5 % per år, fördubbling under 12 - 15 år

Världsproduktionen av stål var ca 750 miljoner ton, relativt liten förändring under senare år


Termoplaster 80 % Härdplaster 10 % Gummi 10 %

De fyra största termoplasterna (PE, PP, PS och PVC) står för ca 70 % av produktionen

PE är volymmässigt störs, ca 1/3 av totala produktionen

Volymen syntetiska gummin något större än naturgummin

Världsproduktionen av polymera material


Konsumtionen i västra Europa 1998Material Miljoner ton %LDPE 6,5HDPE 4,5PP 5,0 PVC 5,1PS 2,8ABS 0,6PA 0,5POM 0,1PET 1,3PC 0,3PMMA 0,3Övrigt 0,8UF/MF 0,4PF 0,2EP 0,1UP 0,4PUR 1,4Bulkplaster 24,0 72Konstruktionsplaster 4,0 12Termoplaster totalt 28,0 84Härdplaster 2,4 7Gummin (uppskattat) 3 9Total konsumtion 33,4 100


Plast = Polymer + Tillsatser

Halten tillsatser från 0,1 till ca 70 %, vanligen mindre än 2 %

Förekommande tillsatser Stabilisatorer, smörjmedel, färgämnen, brandskyddsmedel, antistatmedel, mjukgörare, fyllmedel, armeringsmedel, jäsmedel och många fler

Miljöbelastande effekter av tillsatser?

Exempel på begränsningar och förbudBlybaserade stabilisatorer och mjukgörare i PVCHögaromatiska oljor i gummiBromerade brandskyddstillsatser


Användning av polymera material

• Låg densitet och goda mekaniska egenskaper• Fri design • Rationella och energisnåla tillverkningsprocesser

Användning av polymera material i Västeuropa 1998

Område %Förpackningar 41Byggprodukter 19Elapplikationer 8Fordon 7Jordbruk 3Övrigt 22Summa 100


FormsprutningMuggar av PS, väggtjocklek 0,5 mm,

6-kavitets verktyg och cykeltid 3,7 s.

Blomkruka av PP, väggtjocklek 0,42 mm, singelkavitet och cykeltid 2,76 s. (PlastForum nordica nr 1 2001)


(PlastForum nordica nr 4 2001)




Vad kan vi göra med använda produkter?

EU:s avfallstrappa• Minimera generering av avfall• Återanvändning, flaskor och backar• Återvinning av material, fibrer av PET-flaskor • Energiåtervinning, brännbar fraktion av kommunalt avfall• Deponering, aska efter energiåtervinning

Särskilda alternativ för produkter av polymera material• Återvinning av råvaror, kemikalier genom nedbrytning av plast• Biologisk nedbrytning, kompostering av plastpåsar och blöjor

Kretsloppsanpassning Att utnyttja alternativen för hantering av restprodukter i så stor utsträckning som möjligt


Återanvändning av plastprodukter

Stor och positiv miljöeffekt, besparingar av råvaror och energi

FörutsättningarÅteranvänd produkt acceptabelBeständighet, särskilt mot solljus, temperatur och kemikalier 10 – 30 år möjligt men krävande

ExempelTransportbackar, förvaringslådor, lastpallar och flaskor


Återvinning av polymera material

ProcessKällsorteringInsamling och grovsorteringFraktionering, finsortering, tvättning och torkningJustering av kvalitet med nya tillsatser (stabilisering och blandbarhet) Förnyad bearbetning

I princip enkelt för termoplaster, svårare för gummin och härdplaster

Problem?Pris, egenskaper, återstående teknisk livslängd och processteknik






Simulerad återvinning av en LDPE. Varje cykel består av en extrudering och en accelererad åldring motsvarande 3 år i rumstemperatur(Plaster - Materialval och Materialdata, utgåva 5, C Klason och J Kubát)


Egenskaper hos återvunna plaster och deras användbarhet beror huvudsakligen på

•Halten föroreningar och främmande plaster•Åldringsstatus•Särskilda tillsatser

Tre klasser av öppna kretslopp av återinsamlade plaster• Sorterat produktionsspill, lite föroreningar, välsorterat och har inte åldrats• Sorterade uttjänta produkter, har vissa halter föroreningar och har åldrats• Blandade uttjänta plastprodukter, innehåller betydande mängder

föroreningar och har åldrats

Återvinningsfraktioner


Plankor tillverkade av träfibrer och återvunnen polyeten (PlastForum nordica Komposit, nr 8 aug 2001)


Återvinning till basråvara

Sönderdelning av polymerer till basråvara genom pyrolys eller hydrolys

• Icke demonterbara produkter bestående av flera material• Förorenade produkter

Storskaliga anläggningar är mycket dyra vad gäller kapitalinvesteringar och kräver stora volymflöden för fullt utnyttjande

Exempel• Hydrolys av fotografisk film typ röntgenfilm (PET),

främst återvinning av silver• Pyrolys av gummi

aktivt kol och råvaror till förbränning


Återvinning av energi

Högt energiinnehållFörbränningsvärde hos plaster mellan 45 till 20 MJ/kg (kol/olja till träved)PE, PP och PS har 45 - 40 MJ/kgEnergiinnehållet i blandat kommunalt avfall har ökat till drygt 10 MJ/kgEnergitillskott till samhället i form av elkraft och hetvatten för uppvärmning

Reducering av volymVolymen till deponering minskar med mer än 90 %

Höga kapitalkostnaderEmissioner och andra restprodukter behöver begränsas med bästa tillgängliga teknik


(PlastForum nordica Nr 7 2001)


Bionedbrytbara plaster

• Nedbrytbara i biologiskt aktiva miljöer• Baserade på stärkelse, mjölksyra och polyester• Beständiga i torr miljö• Vid viss fukthalt kan mikroorganismer konsumera polymeren

ExempelLös fyllning till paket, komposterbara påsar, jordbruksfilm, hygienartiklarImplantat


Deponering av polymera material

Slutförvaring av avfall och därvid begränsa ekologiska effekter, hänsyn till hygien, geologi, hydrologi och rörelser i jordlager,höga krav på långsiktig säkerhet (lakvatten, grundvatten och emissioner)

5 - 10 % av det kommunala avfallet utgörs av plaster, framför allt av plastförpackningar

Problem?Plast i deponier betraktas som inert, erfarenheter saknas

EU:s miljölagstiftning 2002 Brännbart avfall skall avskiljas, deponeringsförbud


Exempel på standardiserad märkning av plastprodukter(Plaster - Materialval och Materialdata, utgåva 5, C Klason och J Kubát)

Documents

Plaster och Miljö Miljöteknik M1, 021206 Antal Boldizar, Institutionen för materialteknik