Plaster och Miljö Miljöteknik M1, 041125 Docent Antal Boldizar, Institutionen för materialteknik Ett orienterande miljöperspektiv, särskilt om miljöanpassning av plastprodukter

Livscykelperspektiv på produkter Råvaruutvinning Tillverkning av material Tillverkning av produkter Användning av produkter Återanvändning och återvinning Deponering För att få livscykelperspektivet mer hanterbart kan livscykeln delas in i successiva sekvenser, alltså … Ett orienterande livscykelperspektiv på plastprodukter skulle alltså kunna börja med råvaruutvinning. Hur ser det ut för polymera material?

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 Råvaror till polymera material, alltså till plaster och gummin, framställs till 90 % av råolja och naturgas. Världsproduktionen råolja ca 3.500 miljoner ton år 2000 I Sverige konsumeras ca 0,5 % av världsproduktionen olja

Världsproduktionen av polymera material Världsproduktionen år 2004 uppskattas till ca 180 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

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

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

Användning av polymera material Låg densitet och goda mekaniska egenskaper Fri design Rationella och energisnåla tillverkningsprocesser Område % Förpackningar 41 Byggprodukter 19 Elapplikationer 8 Fordon 7 Jordbruk 3 Övrigt 22 Summa 100

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)

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 Förutsättningar Återanvänd produkt acceptabel Beständighet, särskilt mot solljus, temperatur och kemikalier 10 – 30 år möjligt men krävande Exempel Transportbackar, förvaringslådor, lastpallar och flaskor

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

Simulerad återvinning av en LDPE 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)

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

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

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 Nästa alternativ till återvinning Återvinning till basråvara innebär sönderdelning av polymerer genom pyrolys eller hydrolys Detta alternativ till återvinning har särskilda fördelar när produkter antingen … I Sverige kan knappast en storskalig anläggning förses med tillräcklig mängd plast, möjligen i Köpenhamn-Malö-regionen Inom mer tätbefolkade delar av Europa skulle materialförsörjningen vara tillräcklig. Ett flertal mer eller mindre storskaliga försök har genomförts, en del försök med pilotanläggningar pågår. Vi måste dock konstatera att det inte finns någon storskalig anläggning igång för återvinning av plast till basråvara. Goda exempel som kan nämnas är ..

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 Återvinning av energi genom förbränning har varit starkt omtvistat, en kortare period var det förbjudet i tyskland. I hela Europa ses numera återvinning av energi som ett av flera alternativ av återvinning av plast. Det engelska begreppet ”Recycling” görs ingen åtskillnad mellan materialåtervinning och energiåtervinning genom förbränning Bland argumenten för energiåtervinning finns att plaster har högt energiinnehåll PE, PP och PS har särskilt högt energiinnehåll, motsvarar drygt hälften av producerade volymer.

(PlastForum nordica Nr 7 2001) Danmark Sverige Schweiz Tyskland Medel (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 Exempel Lös fyllning till paket, komposterbara påsar, jordbruksfilm, hygienartiklar Implantat I detta sammanhang bör vi även ta upp de bionedbrytbara plasterna. Det är ett litet men ökande antal kommersiellt tillgängliga plaster. De producerade volymerna är fortfarande obetydliga, åtminstone mot bakgrund av övriga polymera material (ca 0,02 % av producerade volymer). Dessa bionedbrytbara plaster är nedbrytbara … Flertalet av dessa plaster är baserade på …., men andra förnyelsebara alternativ finns

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)