Department of Materials Science and Engineering

Plaster och Miljö

Miljöteknik M1, 021206 Antal Boldizar, Institutionen för materialteknik Ett orienterande miljöperspektiv Alternativ till återvinning av plastprodukter Aktuell teknik

Department of Materials Science and Engineering

Livscykelperspektiv på produkter

Råvaruutvinning Tillverkning av material Tillverkning av produkter Användning av produkter Återanvändning och återvinning Deponering

Department of Materials Science and Engineering

Råvaror till polymera material

Polymera framställs till ca 90 % av råolja och naturgas Undantag är främst naturgummi, regenererad cellulosa och stärkelse Råolja Asfalt, smörjolja, vaxer och andra kemisk-tekniska produkter 9 % 87 % Förbränning 4 % Syntetiska polymerer Världsproduktionen råolja ca 3.500 miljoner ton år 2000 I Sverige konsumeras ca 0,5 % av världsproduktionen olja

Department of Materials Science and Engineering

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

Department of Materials Science and Engineering

Världsproduktionen av polymera material

Termoplaster Härdplaster Gummi 80 % 10 % 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

Department of Materials Science and Engineering

Konsumtionen i västra Europa 1998

% Material

LDPE HDPE PP PVC PS ABS PA POM PET PC PMMA Övrigt UF/MF PF EP UP PUR Bulkplaster Konstruktionsplaster Termoplaster totalt Härdplaster Gummin (uppskattat)

Total konsumtion

0,5 0,1 1,3 0,3 0,3 0,8 0,4 0,2

Miljoner ton

6,5 4,5 5,0 5,1 2,8 0,6 0,1 0,4 1,4 24,0 4,0 28,0 2,4 3

33,4

72 12 84 7 9

100

Department of Materials Science and Engineering

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 förbud

Blybaserade stabilisatorer och mjukgörare i PVC Högaromatiska oljor i gummi Bromerade brandskyddstillsatser

Department of Materials Science and Engineering

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 Byggprodukter Elapplikationer Fordon Jordbruk Övrigt

Summa %

41 19 8 7 3 22

100

Department of Materials Science and Engineering

Formsprutning

Muggar 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) Department of Materials Science and Engineering

(PlastForum nordica nr 4 2001) Department of Materials Science and Engineering

Department of Materials Science and Engineering

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

Department of Materials Science and Engineering

Återanvändning av plastprodukter

Stor och positiv miljöeffekt, besparingar av råvaror och energi

Förutsättningar

Återanvänd produkt acceptabel Beständighet, särskilt mot solljus, temperatur och kemikalier 10 – 30 år möjligt men krävande

Exempel

Transportbackar, förvaringslådor, lastpallar och flaskor

Department of Materials Science and Engineering

Återvinning av polymera material

Process

Källsortering Insamling och grovsortering Fraktionering, finsortering, tvättning och torkning Justering 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

(PlastForum nordica nr 10 2002) Department of Materials Science and Engineering

(PlastForum nordica nr 10 2002) Department of Materials Science and Engineering

Department of Materials Science and Engineering 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)

Department of Materials Science and Engineering

Återvinningsfraktioner

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

Department of Materials Science and Engineering Plankor tillverkade av träfibrer och återvunnen polyeten (PlastForum nordica Komposit, nr 8 aug 2001)

Department of Materials Science and Engineering

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

Department of Materials Science and Engineering

Återvinning av energi

Högt energiinnehåll

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

Reducering av volym

Volymen till deponering minskar med mer än 90 %

Höga kapitalkostnader

Emissioner och andra restprodukter behöver begränsas med bästa tillgängliga teknik

Department of Materials Science and Engineering (PlastForum nordica Nr 7 2001)

Department of Materials Science and Engineering

Bionedbrytbara plaster

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

Exempel

Lös fyllning till paket, komposterbara påsar, jordbruksfilm, hygienartiklar Implantat

Department of Materials Science and Engineering

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

Department of Materials Science and Engineering Exempel på standardiserad märkning av plastprodukter (Plaster - Materialval och Materialdata, utgåva 5, C Klason och J Kubát)