Optimering af materialegenvinding af procesmaterialer af plast

Sammenfatning og konklusioner

Mulighederne for en bedre udnyttelse af kasserede procesmaterialer (processpild) i plastindustrien er blevet undersøgt i et samarbejde mellem Plastindustrien i Danmark (PD)og Teknologisk Institut.

Undersøgelsen har vist at der er mange penge at spare ved genanvendelse af kasseret procesmateriale enten i egen virksomhed, ved salg eller ved at tænke i utraditionelle genanvendelsesbaner.

Baggrund og formål

Produktionen af plastemner giver altid anledning til et vist spild i form af procesmateriale som bl.a. stammer fra: indkøring af maskiner, afskær og standsegitre, fejlproduktioner, kasserede emner fra kvalitetskontrol etc.

Mulighederne for at genanvende procesmaterialet er afhængig af en række faktorer, bl.a. hvor præcist sammensætningen kan defineres, og hvor rent materialet er. Jo tættere man kommer på den aktuelle proces hvor spildet opstår, jo større er sikkerheden for at sammensætningen kendes præcist.

Plastråvaren kan derudover indeholde en række tilsætningsstoffer. Tilsætningsstofferne kan i visse tilfælde have afgørende indflydelse på mulighederne for at genanvende materialet.

For hærdeplast, eksempelvis polyurethan, kan der ikke ske en gensmeltning af plasten da det er et stort tredimensionelt molekyle. Her er selve neddelingsprocessen af procesmaterialet af betydning for i hvilken type produkter der kan ske genanvendelse af materialet.

For EPS-produktion er genanvendelse af eksternt emballageaffald interessant i relation til øget genanvendelse. Dette er også af betydning i forbindelse med de nye krav til genanvendelse EUs emballagedirektiv hvor genanvendelsen skal øges til 22,5% senest 31.dec. 2008.

De fleste plastproducerende virksomheder anvender allerede en del af eller evt. hele deres procesmat eriale internt på virksomheden, men der kan være forhold som gør at denne sekundære råstofkilde ikke udnyttes optimalt. Et eksempel kan være, at den øvre grænse for tilsætning af regenerat ikke kendes. Et andet eksempel kan være, at procesmaterialet er sammensat og derfor ikke umiddelbart kan genanvendes i produktionen

For en række produkter, fx fødevareemballage og medicoprodukter, er der specielle krav i forbindelse med anvendelse af procesmateriale.

Der mangler et overblik over normer og regler som virksomhederne skal overholde i forbindelse med tilsætning af regenerat.

Det overordnede formål med projektet har været at kortlægge mængder af kasserede procesmaterialer fordelt efter typer og produktionsmetoder og samtidig undersøge mulighederne for at reducere ressourceforbruget ved produktion af plastemner ved at optimere materialegenvindingen af procesmaterialer enten ved intern eller ekstern genvinding.

Undersøgelsen

Undersøgelsen er gennemført i et samarbejde mellem Plastindustrien i Danmark (herefter benævnt PD) og Teknologisk Institut. Fra PD har der deltaget 8 virksomheder i projektet som samlet udgør et repræsentativt udsnit af de processer, materialetyper branchen som helhed anvender i fremstilling af typiske produkter.

Der har været afholdt en workshop, og der har været indlæg på PD's ekstruderingssektion forår 2003 og på DAKOFA konference december 2003 om projektets resultater.

Der er udarbejdet en vejledning om genanvendelse af procesmaterialer til plastindustrien og et idéudkast til et kontaktforum for genanvendelse af procesmaterialer.

Vejledningen omfatter såvel kasseret procesmateriale af termoplast som hærdeplasttyper. Herudover medtages genanvendelsespotentialet af eksternt plastaffald fra EPS-emballage. Vejledningen er baseret på de praktiske erfaringer der er gjort i forbindelse med forsøgs- og udviklingsarbejdet gennemført i projektet, og på besvarelserne af spørgeskemaer udsendt til 50 plastvirksomheder. I vejledningen indgår beslutningstræer der gør det nemt for brugerne at få et overblik over teknik, økonomi og muligheder for genanvendelse af en given plastfraktion.

Hovedkonklusioner

I forbindelse med udviklingsarbejde med henblik på at øge brugen af eksternt EPS-affald i nye produkter er det overraskende vist at man kan anvende op til 30 % eksternt EPS i nye produkter uden at de mekaniske egenskaber forringes i forhold til brug af nye perler af EPS. Det er en vigtig erkendelse i relation til emballagedirektivets krav om genanvendelse.

Gennem forsøgs- og udviklingsarbejde i plastvirksomheder der har deltaget i projektet, er nye genanvendelsesmetoders egnethed demonstreret, og der er peget på mulighederne for utraditionelle løsninger for anvendelse af sammensat produktionsspild.

Projektet har demonstreret at plastvirksomhederne kan spare udgifter til deponering eller forbrænding samtidig med at man sparer penge ved at erstatte ny råvare med genbrug af procesmaterialer.

Undersøgelsen har vist en stor interesse for at oprette et kontaktforum for salg og køb af procesmaterialer, og at man mest hensigtsmæssigt ser den placeret på PD's hjemmeside. Der er udarbejdet et idégrundlag herfor.

Projektet har bidraget med ny viden om:

  • Mængder af procesmaterialer fordelt på typer og processer
  • Status for det europæiske normarbejde for regenerat på plast
  • Simple testmetoder
  • Muligheden for anvendelse af regenerat ved opblanding i ny råvare

  • Muligheden for anvendelse af nye genanvendelsesteknologier
  • Muligheden for genanvendelse af kasseret procesmateriale som stammer fra sammensatte produkter

Projektresultater

Kortlægningen
Teknologisk Institut har sammen med Plastindustrien i Danmark kortlagt mængder og sammensætning af procesmaterialer fra plastindustrien. Resultatet fordelt på mængder og behandling fremgår af Tabel 0.1

Tabel 0.1 Produktionsspild og behandling

Mængder af produktionsspild Minimum (ton) Maksimum (ton) Fordeling %(middel)
Produktionsspild fra virksomheder 13.015 15.965  
Behandling af produktionsspild      
Affald genanvendt i egen produktion 1.350 2.659 14
Solgt til anden virksomhed 7.582 8.317 55
Til forbrænding 3.278 3.827 24
Til deponering 795 1.155 7

Mængderne i tabellen er baseret på en spørgeskemaundersøgelse hvor virksomhederne blev bedt om at angive mængder inden for definerede logaritmiske intervaller. Der er derfor en vis usikkerhed på de indberettede mængder. Der har været udsendt 50 skemaer til plastvirksomheder, og 25 indleverede svar. Virksomhederne var udvalgt på baggrund af at de i en anden mere omfattende undersøgelse havde meldt ind at genanvendelse af procesmateriale var højt prioriteret og at mængden af kasseret procesmateriale var over 5%.

Tabel 0.2 viser mængderne fordelt på processer. Næsten halvdelen af procesmaterialerne stammer fra ekstruderingsprocesser. Undersøgelsen viste også at over 50 % af procesmaterialerne udgøres af polyethylen (PE) og polypropylen (PP).

Tabel 0.2 Vægtbaseret Fordeling af processpild på processer

Proces % af samlet mængde processpild (middel) i undersøgelse (Vægtbaseret)
Sprøjtestøbning 9
Ekstrudering 45
Folieblæsning 12
Vakuumformning 4
RIM-teknik 0,6
Andet 30

Håndtering af procesmaterialer
Når en virksomhed ønsker at genanvende kasserede procesmaterialer, er en velgennemtænkt håndtering af procesmaterialerne fra de opstår til de genanvendes meget vigtig.

Der er et par helt klare budskaber til industrien med hensyn til håndtering af procesmaterialer hvis de skal genanvendes:

  • Håndter og opbevar de kasserede procesmaterialer som var det nye varer
  • Gør det enkelt for driftspersonalet at holde forskellige materialer adskilt
  • Sørg for en god og enkel logistik for procesmaterialerne
  • Motiver og instruer driftspersonalet for god hygiejne ved omgang med procesmateriale

Projektet har vist at det er vigtigt at procesmaterialet holdes rent, idet støv, fugt og forureninger, eksempelvis sand og jord, gør genanvendelse umulig til blot nogenlunde kvalitetsprodukter. Det er også vigtigt ikke at blande forskellige plasttyper eller farver sammen da det vil gøre genanvendelse umulig eller mere besværlig.

Det har desuden vist sig, at procesmaterialer, der er sammensat af to eller flere forskellige plasttyper eller andre materialer plast indgår sammen med, er vanskelige at genanvende, men at man ved at skele til utraditionelle anvendelsesområder stadig har interessante muligheder for genanvendelse.

Der er i projektet udarbejdet en vejledning til plastindustrien med gode råd om genanvendelse af procesmaterialer. Vejledningen er baseret på beslutningstræer, der leder brugeren af vejledningen igennem de problemstillinger man er nødt til at tage stilling til for at kunne vælge den optimale løsning under hensyntagen til miljø og økonomi.

I vejledningen er der endvidere beskrevet nogle simple testmetoder man kan bruge i forbindelse med vurderingen af procesmateriale. Der redegøres ligeledes for status på det europæiske normarbejde i CEN vedrørende metoder til karakterisering af genbrugsplast.

Virksomhedsaktiviteter I projektet er der set på konkrete problemstillinger i relation til de deltagende virksomheder.

Det har meget positivt vist sig at man kan tilsætte ganske høje mængder eksternt EPS-emballageaffald til nyvare efter neddeling uden at det går ud over styrkeegenskaberne. Resultaterne af forskellige tilsætninger fremgår af tabel 0.3.

Tabel 0.3: forsøgsresultater fra Teknologisk Institut.

Emne nr. %Tilsat genbrugs-EPS Densitet Kg/m3 Tryk E-modulMPa Trykstyrke ved 10 % deformation MPa
A 10 22,3 (0,5) 1 5,5 (0,4) 0,14 (0,01)
B 25 21,8 (0,4) 5,2 (0,2) 0,13 (0,01)
C 30 24,2 (0,7) 5,0(1,0) 0,13 (0,02)
D 10 24,5 (0,5) 6,6 (0,6) 0,16 (0,01)
E 10 20,9 (1,0) 5,4 (0,6) 0,14 (0,01)
F 25 21,6 (0,6) 5,0(0,4) 0,12 (0,01)
G 30 24,1 (1,2) 6,1 (0,2) 0,15 (0,01)
H 10 23,7 (0,5) 6,5 (0,2) 0,16 (0,01)
I 18 23,7 (0,5) 5,9 (0,3) 0,15 (0,01)
J 25 24,0 (0,3) 6,2 (0,3) 0,15 (0,01)
K 10 24,5 (1,0) 5,6 (1,1) 0,16 (0,02)
L 18 23,2 (0,6) 5,8 (0,3) 0,15 (0,01)
M 25 23,1 (0,4) 5,5 (0,2) 0,15 (0,01)
N 10 21,4 (0,6) 4,9 (0,9) 0,14 (0,01)
O 30 21,2 (0,5) 4,7 (0,6) 0,13 (0,01)
P 30 24,9 (0,8) 7,0 (0,4) 0,17 (0,01)
1 Tal i parentes angiver standardafvigelsen på målingen

Inden for hærdeplast er der arbejdet med forsøg på at tilbageføre procesmateriale fra polyurethanproduktion til nye produkter. Der er udført forsøg på tilbageføring i reaktionssprøjteprocessen, indstøbning i gummi og indstøbning i polyurethan. Mest lovende har forsøgene med indstøbning i præpolymeriseret isocyanat /polyol været.

Der har været udført forsøg med blandet polypropylengranulat i forskellige farver fra spandeproduktion. Det har her vist sig at man kan opnå pæne spande ved genbrug af hvidt granulat med tryk på den ene side ved at optimere på sprøjtestøbeparametrene. Dette har ikke været muligt med de meget blandede farvede granulater. Det er her demonstreret at man ved anvendelse af separationsprocesser baseret på farvesensorer og trykluftdyser efter to gennemløb kan separerere en farve ud i 99,9 % renhed med en kornstørrelse fra 2-6 mm.

Der er udført en række neddelingsforsøg på forskellige granulatorer. Det neddelte materiale har omfattet sammensatte produkter. For disse typer er der peget på utraditionelle anvendelsesområder af de neddelte fraktioner.

Endelig har der været foretaget forsøg på bedre udsortering af procesmateriale. Erfaringen fra forsøgene har medvirket til at øge den interne genanvendelsesprocent yderligere.

 



Version 1.0 Juni 2004, © Miljøstyrelsen.