Plaster och Milj

1
Plaster och Miljö Miljöteknik M1, 021206Antal
Boldizar, Institutionen för materialteknik
Ett orienterande miljöperspektiv Alternativ till
återvinning av plastprodukter Aktuell teknik
2
Livscykelperspektiv på produkter
Råvaruutvinning Tillverkning av
material Tillverkning av produkter Användning
av produkter Återanvändning och
återvinning Deponering
3
Råvaror till polymera material
Polymera framställs till ca 90 av råolja och
naturgas Undantag är främst naturgummi,
regenererad cellulosa och stärkelse
Råolja
Asfalt, smörjolja, 9 vaxer och andra
kemisk-tekniska produkter
4 Syntetiska polymerer
87
Förbränning
Världsproduktionen råolja ca 3.500 miljoner ton
år 2000 I Sverige konsumeras ca 0,5 av
världsproduktionen olja
4
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
5
Världsproduktionen av polymera material
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
6
Konsumtionen i västra Europa 1998
Material Miljoner ton LDPE 6,5 HDPE 4,5 PP
5,0 PVC 5,1 PS 2,8 ABS 0,6 PA 0,5 POM 0,1 P
ET 1,3 PC 0,3 PMMA 0,3 Övrigt 0,8 UF/MF 0,4 P
F 0,2 EP 0,1 UP 0,4 PUR 1,4 Bulkplaster
24,0 72 Konstruktionsplaster 4,0 12 Termoplast
er totalt 28,0 84 Härdplaster 2,4 7 Gummin
(uppskattat) 3 9 Total konsumtion 33,4 100
7
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
8
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 41
• Byggprodukter 19
• Elapplikationer 8
• Fordon 7
• Jordbruk 3
• Övrigt 22
• Summa 100

9
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)
10
(PlastForum nordica nr 4 2001)
11
(PlastForum nordica nr 4 2001)
12
Vad kan vi göra med använda produkter?

• EUs 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

13
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
14
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
15
(PlastForum nordica nr 10 2002)
16
(PlastForum nordica nr 10 2002)
17
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)
18
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

19
Plankor tillverkade av träfibrer och återvunnen
polyeten (PlastForum nordica Komposit, nr 8 aug
2001)
20
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

21
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
22
(PlastForum nordica Nr 7 2001)
23
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

24
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
EUs miljölagstiftning 2002 Brännbart avfall
skall avskiljas, deponeringsförbud
25
Exempel på standardiserad märkning av
plastprodukter (Plaster - Materialval och
Materialdata, utgåva 5, C Klason och J Kubát)