A „Waste4Future” projekt keretében a német Fraunhofer Intézet új megoldásokat fejlesztett ki a hulladékgazdálkodás és a műanyag körforgásos gazdaság számára. Szakértelmükkel az újrahasznosítás, a válogatás, a receptúrafejlesztés, a hasznosítási utak és a hulladékáramok minimalizálása fejlesztéséhez járulnak hozzá. Ebbe a körbe tartozik bele az égetésre kerülő műanyagtartalmú hulladékok hasznosítása is. Az eredményeket most egy záró ülésen mutatták be az ipar képviselőinek.
A műanyagok a világ legfontosabb anyagai közé tartoznak, használatuk mind az ipar, amindennapi élet szempontjából kiemelkedő fontosságú. Előállításuk azonban általában fosszilis nyersanyagokból történik, ami megfelelő CO2-kibocsátással jár. Csak Németországban évente több mint 6 millió tonna műanyagtartalmú hulladék keletkezik, amelynek mintegy felét jelenleg még mindig elégetik, ahelyett, hogy újrahasznosítanák.
„Kézenfekvő tehát az a megközelítés, hogy a műanyagban lévő szenet erőforrásnak tekintsük és tovább hasznosítsuk. Egy ilyen körforgásos gazdaság létrehozásának előfeltétele, hogy a hulladékban lévő, szenet tartalmazó összetevőket jobban megismerjük és újrahasznosítsuk, majd az ipar számára újra kiváló minőségű nyersanyaggá alakítsuk. A vezető projektben egyesített szakértelmünkkel egyedi és innovatív megoldásokat találtunk a nagyon eltérő összetételű hulladékáramokra” – mondja Prof. Dr. Erica Lilleodden, a »Waste4Future« átfogó projektvezetője és a projektet irányító Fraunhofer Institute for Microstructure of Materials and Systems IMWS vezetője.
A Fraunhofer szakértői különösen a korábban nem újrahasznosítható műanyaghulladékok hasznosítására összpontosítottak. Hat kulcsfontosságú kutatási területet határoztak meg: Értékelési modell, szenzortechnológia, válogatási technológia, anyagában történő újrahasznosítás, kémiai újrahasznosítás és receptúrafejlesztés.
Fókuszban a poliamid újrahasznosítása
Az új lehetőségek bemutatására egy széknek az ülőfelületét készítettek el újrahasznosított poliamidból. A műanyagot automatikusan kiválogatták egy hulladékáramból, majd feldolgozás után fröccsöntéssel formázták. Az alkatrész viselkedését összehasonlították a szűz anyaggal és más elérhető újrahasznosított anyagokkal. Az eredmény az lett, hogy az újrahasznosított üléshéj minden kulcsfontosságú szempontból versenyképes. „A poliamidra összpontosítottunk, mert különösen az autóipar részéről nagy a kereslet és a szigorú szabályozás miatt az elkövetkező években a kereslet növekedni fog” – mondja Prof. Dr. Maik Feldmann, a »Waste4Future« műszaki projektvezetője.
Kiemelendő egy olyan holisztikus modell alapjainak kidolgozása, amely lehetővé teszi a műanyag újrahasznosítási folyamatok ökológiai és gazdasági szempontok szerinti valós idejű értékelését. A modell lehetővé teszi, hogy megállapításokat lehessen tenni egy hulladékáram minőségéről és arról, hogy annak egyes összetevői hogyan hasznosíthatók újra a lehető legnagyobb hasznosítási fokkal. „A folyamatok és anyagok digitális ikertestvéreinek létrehozásával lehetőséget teremtettünk a valós és a virtuális világ közötti interakcióra” – mondja Dr. Gert Homm, az »Entrópia-alapú értékelési modell« alprojekt vezetője. Kifejlesztettek egy válogató demonstrátort is (multiszenzoros rendszer AI-alapú adatkiértékeléssel), és bebizonyították a THz-érzékelő technológia alapvető alkalmasságát a fekete műanyagok válogatására, ami eddig alig volt lehetséges, bár még tovább kell fejleszteni a valódi hulladékfrakciók válogatására.
Új lehetőségek a receptúrák fejlesztésére és a kémiai újrahasznosításra
Jelentős előrelépés történt az újrahasznosítható anyagok minősítésében (pl. öregedési folyamatok) és a formulák fejlesztése (pl. adalékanyagok) terén. Az online reológiát használták receptúrafejlesztéshez, mint például a folyamatstabilizátorok használata a poliolefinekben és a molekulatömeg-növelő adalékok használata a poliamidokban. A poliolefinek esetében a projektcsapat a kaszkádos feldolgozás rendezési kritériumaként úgynevezett billenési pontokat azonosított. A nagy tisztaságú műanyag-recyclátumok előállítása sikeresen megvalósult oldószeres újrahasznosítással. Megtervezték a polipropilén (PP), a polisztirol (PS), az akrilnitril-butadién-sztirol kopolimerek (ABS) és a poliamid (PA) megfelelő újrahasznosítási útvonalait a shredderhulladékból és elkészítették a rendkívül inhomogén hulladékáramok (ipari és fogyasztói hulladék utáni műanyaghulladék) tömegmérlegét.
A kémiai újrahasznosítás (pirolízis, elgázosítás) esetében az új entrópia-modell lehetővé teszi a műanyagokat tartalmazó hulladékáramok holisztikus értékelését. „Sikerült megmutatnunk, hogy a gázosítás és a pirolízis olyan poliamidtartalmú frakciók újrahasznosítására is alkalmas, amelyek mechanikai úton már nem hasznosíthatók” – mondja Dr. Jörg Kleeberg, a »Kémiai újrahasznosítás« alprojekt vezetője. Az eredmények az ASPEN modellezés alapját képezik, amely teljesen új műanyagok szintézisének alapjául is szolgálhat.
A projektpartnerek minden tevékenységük során szem előtt tartották, hogy az innovatív megoldásoknak nemcsak a laboratóriumban kell működniük, hanem az ipar igényeihez mérhetőnek is kell lenniük. Ennek megfelelően a részt vevő intézetek első osztályú technikai berendezéseiket felhasználva számos területen demonstrációs és kísérleti léptékben dolgoztak. Dr. Elke Metzsch-Zilligen, a »Waste4Future« „Anyagok újrahasznosítása” alprojekt vezetője a következőket mondta: „Mindig a teljes rendszert vizsgáltuk, beleértve a gazdasági értékelést és a szabályozási keretfeltételeket is. A válogatás, a tisztítás, az újrahasznosított műanyagok magas minőségű feldolgozása és a megfelelő újrahasznosítási utak azonosítása terén elért optimalizálások nagyon vonzó új lehetőségeket kínálnak a hulladékgazdálkodás és a vegyipar számára, egészen a teljesen új üzleti modellek kialakításáig.”.
Borítókép és forrás: Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
