|
Miljøprojekt nr. 630, 2001 Etablering af regenereringsanlæg til plastaffald hos LEGO System A/SIndholdForordDenne rapport har til hensigt at videre give de erfaringer, som LEGO System A/S har fået ved opbygningen af et anlæg til regenerering af primært LEGO´s eget plastproduktionsaffald. Nærværende projekt bygger på, at det oparbejdede materiale skal opnå så høj kvalitet, at det kan substituere ny råvare. Der er i rapporten lagt vægt på de resultater, som er opnået. Derimod vil der ikke i rapporten findes beskrivelser af alternative løsninger mv. I 1994 fik LEGO første gang kontakt til et firma, som mente de kunne sortere vores plastaffald til en acceptabel kvalitet. I de efterfølgende år var der en del test og intern diskussion om, om LEGO var interesseret i at investere i et sorteringsanlæg. I september 1997 blev der ansøgt om støtte til etablering af et sorteringsanlæg til oparbejdning af plastaffald til en kvalitet, der er på linie med virgin materiale. Rådet vedrørende genanvendelse og mindre forurenende teknologi valgte, at støtte projektet med 1.516.860 kr. i juni 1998. På grund af omstrukreringer på LEGO i sidste halvår af 1998, blev projektet først for alvor startet i februar 1999. Der blev lavet kontrakt med hovedleverandørerne i juni 1999. Installationen af anlægget blev startet i februar 2000. Anlægget var klar til produktion i maj 2000, men blev først endeligt godkendt i december 2000. Der blev i forbindelse med tilskudet oprettet en styregruppe for projektet, bestående af følgende medlemmer: Helge Andreasen, Miljøstyrelsen Er der detaljer i rapporten, som er uklare, eller ting der ønskes uddybet, vil LEGO System A/S til enhver tid stå til rådighed for at besvare/uddybe emner vedrørende anlægget. Alle henvendelser rettes til projektleder Anders Christiansen, LEGO System A/S. Sammenfatning og konklusionerLEGO System A/S har i foråret 2000 installeret et anlæg til sortering af det plastaffald virksomheden producere. Det drejer sig på årsbasis om ca. 400 tons plastaffald fra LEGO´s fabrikker i Danmark og Schweiz. Anlægget sorterer plastaffaldet vha. en vægtfylde sortering. Opkværnet plastaffald, der er opslemmet i en væske, sorteres i en centrifuge, som vha. den høje centrifugal påvirkning kan separere plastaffaldet op i to fraktioner. En let og en tung fraktion. Ved at sortere plastaffaldet 2 gange, kan anlægget sortere ABS (Acrylnitril-Butadien-Styren) plastmateriale fra de 20 øvrige plasttyper, som plastaffaldet fra fremstilling af LEGO produkter består af. Efter sorteringen af plastaffaldet bliver den sorterede ABS indfarvet og ekstruderet således at det oprindelige plastaffald genanvendes i LEGO´s produktion på lige fod med nyt materiale. Anlægget er unikt, idet der endnu ikke noget sted i verden findes andre anlæg, der udsorterer og oparbejder en enkelt materialefraktion af en blanding af mange plastmaterialer, der endog er forurenede. Anlægget har en kapacitet på 800 kg/time. Da noget af materialet skal sorteres flere gange bliver den effektive kapacitet på ca. 500 kg/time. Anlægget har en tilbagebetalingstid på ca. 4 år, og den samlede investering er på 8,6 millioner kr. Oparbejdning af tekniske plastmaterialer til en kvalitet, der svarer til ny råvare har ikke hidtil været praktiseret i fuld skala i Danmark. Erfaringerne med anlægget har det første halve år vist, at anlægget kan sortere LEGO´s plastaffald til en kvalitet, som gør at det kan anvendes igen direkte i produktionen af nye LEGO klodser. Summary and conclusionsIn the spring 2000 LEGO System A/S installed a plant for sorting the plastic waste produced by the company. On a yearly basis this involves about 400 t plastic waste from the LEGO factories in Denmark and Switzerland. The plant sorts the plastic waste by means of specific gravity sorting. Grinded plastic waste suspended in a fluid, is sorted in a separator which by means of the high centrifugal influence can separate the plastic waste into two fractions. One light and one heavy fraction. By sorting the waste twice, the plant can sort ABS (Acrylnitril-Butadien-Styren) raw material from the 20 other plastic types that the plastic waste from production of LEGO elements consists of. After sorting the plastic waste, the sorted ABS is inked and extruded, so that the original plastic waste can be recycled in LEGO’s production on equal terms with new material. The plant is unique, as there nowhere else in the world is a similar plant, which is able to sort and work up a specific material fraction from a mix of several plastic materials, even polluted ones. The plant has a capacity of 800 kg/hour. As some of the material has to be sorted several times the effective capacity is about 500 kg/hour. The plant has a pay-back time of 4 years, and the total investment is 8.6 mill. kr. Working up technical plastic materials to a quality compatible to a new raw material has, so far, not been practised in Denmark. The experiences that we have made with the plant during the first 6 months have shown that we are now able to sort LEGO’s plastic waste to a quality good enough to be recycled directly in the production of new LEGO elements. Kap 1. IndledningGenanvendelse har gennem de seneste årtier haft en høj prioritet i hierarkiet af muligheder for bortskaffelse af affald. Det har således gennem de senest årtier været de skiftende regeringers mål at mindske mængden af affald, at undgå deponering af affald og fremme genanvendelsen. Især i de senere år er fokus flyttet fra forbrænding og energiudnyttelse, som havde høj prioritet i affaldsbehandlingen i 80-erne, til genanvendelse af materialer. Erhvervsaffald udgør i Danmark årligt ca. 6 mio. tons ud af en samlet affaldsmængde på ca. 11 mio. tons. Mængden af plastaffald udgør kun en begrænset andel af den samlede affaldsmængde ca. 290 tons. I 1998 blev der genanvendt ca. 33.000 tons plastaffald. Der er gennem årene gennemført en række initiativer for at fremme genanvendelsen af plast, idet der vurderes at være et betydeligt potentiale. Plastmaterialer kan inddeles i to hovedkategorier
Termoplast er – i modsætning til hærdeplast – karakteristisk ved at kunne opvarmes og formgives flere gange uden grundlæggende ændring af materialegenskaberne. Termoplast består imidlertid af et stort antal meget forskellige materialer med forskellig kemisk struktur og forskellige egenskaber. Visse termoplaster anvendes i store mængder til produkter, der forekommer mange steder. Et eksempel er anvendelsen af polyethylen (PE) til folie til bl.a. emballage. Genanvendelsesindsatsen har rettet sig mod de plasttyper, der anvendes i store mængder. Andre typer termoplast anvendes til tekniske formål, hvor de vælges på grund af deres specifikke tekniske egenskaber. Disse egenskaber er samtidig betinget af en forskellig kemisk opbygning af de enkelte plastmaterialer. Ved genanvendelse giver dette anledning til problemer, idet materialernes forskellige opbygning betyder, at de ikke vil kunne forenes i en genanvendelsesproces. Dette har betydet, at genanvendelse af en blanding af forskellige plasttyper ikke har været anset for teknisk mulig. Imidlertid er de tekniske plasttyper væsentlig dyrere end bulk plast, hvilket for LEGO Company har været er drivkraft til at iværksætte initiativ med henblik på sortering og genanvendelse. Erfaringen med en række plastgenanvendelsesprojekter har vist, at det er vanskeligt at opnå en kvalitet af regeneratet som tilsvarer ny plastråvare. Årsager til dette er sammenblanding af forskellige plasttyper samt forureninger i de genanvendte materialer. For LEGO Company har det imidlertid været vigtigt, at kunne opnå en kvalitet, der modsvarer ny råvarer for derved at kunne lade regeneratet indgå i den normale produktion. Det betyder, at regeneratet direkte erstatter ny plastråvare, hvilket er såvel et betydeligt økonomisk incitament som en væsentlig miljømæssig fordel. Kap 2. Baggrund for anlæggetLEGO System A/S har gennem adskillige år givet høj prioritet til miljøbeskyttende og -bevarende foranstaltninger, herunder affaldsminimering og genanvendelse. Plastaffald udgør en betydelig andel af virksomhedens affald, og der er gennem årene gjort store anstrengelse for bl.a. gennem sortering at reducere mængden at ikke-genanvendeligt plastaffald. LEGO System A/S anvender ca. 20 forskellige plastmaterialer, hvor der i vid udstrækning er tale om tekniske plaster i specielle applikationer. Den årlige affaldsmængde udgør ca. 400 tons for LEGO´s fabrikker i Danmark og Schweiz, hvor den største del af fremstillingen af LEGO produkter finder sted. Den seneste teknologiske udvikling har imidlertid gjort, at der kunne nås endnu et betydeligt skridt, idet det forventedes muligt at udsortere ABS - der udgør den største andel af LEGO Company’s plastforbrug - af en blanding af alle materialer, evt. yderligere indeholdende dekoreringsmaterialer og forureninger. Inden projektet blev startet var målsætningen følgende:
Der blev søgt om et tilskud fra Miljøstyrelsen, som bevilligede 1,5 millioner kr. til at gennemføre projektet. Dette var en væsentlig motivationsfaktor, som bevirkede at projektet blev endelig besluttet i starten foråret 1999, uanset usikkerhed om de teknologiske og økonomiske forhold. Kap 3. Sorteringsmetoden
Den sorteringsmetode som anvendes i anlægget bygger på det forhold, at forskellige plasttyper har forskellig vægtfylde. 3.1.1 VægtfyldeprincippetAlle plasttyper har deres egen specifikke vægtfylde. Vægtfylden for den enkelte plasttype varierer dog alt efter hvilken farve, det drejer sig om. Det er dette fysiske faktum, som udnyttes. Hvis man forestiller sig en spand med vand, hvor der hældes noget plastgranulat i, vil der efter nogle timer opstå en ligevægt, hvor det materiale, som er tungere end væsken vil synke til bunds, og det materiale, som er lettere vil flyde ovenpå. Fig. 1. Det er denne fysiske lov, som sorteren bruger til sorteringen af de mange forskellige materialer, der er blandet sammen. Maskinen kan dele input materialet op i to fraktioner.
3.1.2 Plasttyper og vægtfylderLEGO anvender mere end 20 forskellige plasttyper, dog er plasttypen ABS langt den største, når man ser på materialeforbruget. Det er derfor også ABS’en som sorteres fra de øvrige materialer og genanvendes. Fig 2. Tabel 1
Kap 4. Anlæggets opbygning og virkemåde.
4.1 Anlæggets opbygningKapitel 4 giver en uddybende beskrivelse af hele anlæggets opbygning og virkemåde. I kapitel 5 er der givet en mere detailieret beskrivelse af sorteringsanlæggets opbygning. Anlægget er delt op i 3 delanlæg:
Hovedvægten er lagt på sorteringsdelen, da de to andre delanlæg er kendte og udbredte anlæg i plastindustrien. Fig. 3 Nedenstående fig. viser det totale anlæg skitseret. Fig. 4.
4.2.1 OpkværningAffaldet tippes op på et transportbånd, hvor affaldet passerer en metaldetektor, således at metalstumper sorteres fra inden grovkværnen. I grovkværnen kværnes plastaffaldet ned til 15mm. Derefter transporteres det kværnede affald på et transportbånd med metaldetektor og metalseparator til en fin kværn. Efter kværning til en størrelse på 8 mm er affaldet klar til at komme i sorteringsanlægget. 4.2.2 SorteringSortering af plastaffaldet foregår ved, at plasten bliver sorteret i en saltvandsopløsning, der har en bestemt vægtfylde, der er fastlagt ud fra, hvilke plastfraktioner, der skal separeres. Maskinen kan derved frasortere bestemte typer plast, som beskrevet i kapitel 4.2.3 og 4.2.4 4.2.3 1. sorteringVed 1. sortering indstilles væskens vægtfylde til 1060 kg/m3. Plastaffaldet tilføres anlægget, og sorteren deler plastaffaldet i to fraktioner.
Fig. 5 Når der er sorteret ca. 25 tons af den lette fraktion, er den udendørs silo fuld, og 1. sortering stoppes. Inden 2. sortering kan påbegyndes, er det nødvendigt at lave en total rengøring af anlægget for at undgå, at der kommer urenheder med i det endelige resultat. 4.2.4 2. sorteringEfter endt rengøring fyldes anlægget igen med saltvandsopløsning. Ved 2. sortering skal opløsningen have en vægtfylde på 1020 kg/m3. Plastaffaldet bliver igen delt i to fraktioner:
Fig. 6 Nu er plastaffaldet blevet sorteret op således, at ABS’en er blevet ren. ABS’en opbevares i den udendørs mixersilo, hvor der er en blanding af ca. 100 forskellige farver. Inden LEGO kan anvende plasten igen, er det nødvendigt, at foretage en indfarvning af materialet. Dvs. at det sorterede materiale laves om til én farve. 4.2.5 Indfarvning og ekstruderingDen sorterede ABS bliver mikset i den udendørs miksersilo for at få et homogent miks af de forskellige farver ABS, som er i siloen. Efter 16 timers miksning udtages der en prøve fra siloen, som sendes til en underleverandør. Der bliver foretaget en farveindstilling og lavet en master batch (farvestof), som passer til præcist den sammensætning, som siloen indeholder. Fig. 7 Ekstruderingen kan nu startes.
Årsagen til at der tilsættes nyt materiale er, at de mekaniske egenskaber i det sorterede materiale er blevet en smule forringet. Dette skyldes, at det sorterede plast tidligere har været sprøjtestøbt, hvilket giver en lille nedbrydning af molekylekæderne. Da LEGO bruger det sorterede materiale på nøjagtig lige fod som med nyt materiale, tilsættes 48 % nyt materiale for at sikre, at de mekaniske egenskaber er tilfredsstillende. Når materialet er produceret, bliver det godkendt med de samme krav, som LEGO stiller til nyt materiale fra ekstern leverandør. Kap 5. Sorteringsanlæggets opbygning
Sorteringsanlægget er leveret af det tyske firma Flottweg GmbH, efter specifikationer, der er udarbejdet for dette konkrete anlæg. Anlægget er på fig. 8, delt op i nogle delkomponenter. Fig. 8
5.1.1 Fortank til plast granulatPlast granulaten bliver transporteret fra de udendørs siloanlæg til fortanken. I fortanken er monteret en omrører for at blande plastgranulaten, således at man har en homogen blanding af plastaffaldet, inden det kommer i selve sorterings-maskinen. Fra fortanken til miksersiloen bliver materialet transportet ved hjælp af en snegl, som styrer kapaciteten på anlægget. Sorteringsanlæggets kapacitet er på 800 kg/time. 5.1.2 MiksertankI miksertanken bliver plastgranulatet blandet med en opløsning af vand og kaliumkarbonat. Opløsningen har en forprogrammeret vægtfylde, hvilket sikrer at Sorticanteren laver den ønskede sortering. Der er ligeledes monteret en omrører i miksersiloen, som sikrer at opløsningen og plastgranulateten bliver mikset til en homogen blanding, inden det bliver pumpet ind i selve Sorticanteren. 5.1.3 SorticanterÒSorticanterÒ er Flottweg GmbH firmanavn for selve sortereenheden. Sorticanteren er opbygget som vist på fig 9. Fig 9 Se her! SorticanterenÒ kan sammenlignes med en stor centrifuge. Omdrejningshastigheden på SorticanterenÒ er 3000 omdr/min. På grund af omdrejningshastigheden opstår en "vandring" inde i selve centrifugen. Væsken og plastgranulatet bliver pumpet ind i midten af Sorticanteren. Her bliver plastgranulatet påvirket i et meget kraftig centrifugalfelt på grund af, at materialet bliver "slynget" ud mod sorticanterens periferi. Dette gør, at plastgranulatet bliver påvirket med en tyngdekraft 1000 gange større end den, man normalt påvirkes af fra jordens tiltrækning. Det bevirker, at adskillelsen imellem den lette og tunge fraktion foregår lynhurtigt og betydelig mere sikkert, end hvis processen skulle foregå ved hjælp af kun jordens tiltrækningskraft i et flydekar. Det plastgranulat, som er lettere end væsken bliver ført med væskestrømmen til højre på fig. 9. I den sidste zone bliver det lette materiale tørret ved at en snegl fører materialet ud af "vandringen". Den lette fase bliver derved tørret til en fugtighed på under 1 %. Det plastgranulat, som er tungere end væsken synker til bunden af "vandringen" og bliver transporteret til den anden ende af Sorticanteren ved hjælp af sneglen. I den sidste zone bliver det tunge materiale tørret, ved at sneglen fører materialet ud af "vand ringen", og den tunge fase bliver derved ligeledes tørret til en fugtighed på under 1 %. Returvæsken indeholder en lille mængde granulat, som har en vægtfylde meget tæt på den vægtfylde væsken har. For at undgå, at dette granulat bliver ved med at cirkulere i anlægget, bliver en del af returvæsken ledt hen over et rystebord, hvor granulatet bliver siet fra. Det materiale, som bliver siet fra under 1. sortering, bliver transporteret til affaldscontainerne, da dette materiale indeholder for store mængder urenheder. Materialet, som bliver sorteret fra væsken under 2. sortering, bliver kørt igennem anlægget en ekstra gang med en vægtfylde på 1010 kg/m3. 5.1.5 BuffertankTanken sikrer, at der hele tiden kommer en konstant væskeflow til de automatiske vægtfyldemålere. Dette er nødvendigt for at sikre, at vægtfyldemålerne giver en korrekt måling. Vægtfyldemålerne overvåger hele tiden, at væsken har den ønskede vægtfylde. Hvis vægtfylden kommer udenfor den indstillede værdi, begynder systemet automatisk at regulere vægtfylden ved at tilføre mere vand eller salt. 5.1.6 SaltforberedelsestankI saltforberedelsestanken laves der en koncentreret saltopløsning, som bruges til at justere vægtfylde i anlægget. 5.1.7 Vægtfyldemåler systemVægtfyldemåleren, laver en kontinuerlig kontrol af, om vægtfylden i systemet ligger indenfor de grænser, der er indtastet. Hvis vægtfylden bevæger sig udenfor grænsen, begynder styringen at justere vægtfylden op imod sætpunktet. Dette bliver styret af anlæggets centrale styring. Udfra de signaler systemets vægtfyldemåler giver, begynder doseringsanlægget at justere. 5.1.8 Vægtfyldemåler doseringanlægVægtfyldemåleren i doseringskredsen bruges til at blande det rigtige forhold imellem den koncentrede saltopløsning og rent vand. Udfra de målinger vægtfyldemåleren i hovedsystemet laver, beregnes hvilken mængde og koncentration, der skal justeres med.Erfaringer med sorteringsanlægget Kap 6. LEGO Systems erfaringer med sorteringsanlægget
Sorteringsanlægget har været under indkøring i en periode på 6 måneder. Den lange indkøringsperiode skyldes primært, at det har været ny teknologi for såvel LEGO System A/S som vore leverandører. Dette har naturligvis krævet nogle "lærepenge", men vi er på trods heraf godt tilfredse med den kvalitet og mængde, vi får ud af vores plastaffald. 6.1.1 Anlæggets sorteringskvalitetLEGO Company foretog dels en række test hos bl.a. udstyrsleverandører og dels blev der gennemført en række laboratorieforsøg, inden det blev besluttet at investere i anlægget. De test, der blev foretaget med det etablerede anlæg, viste en renhedsgrad på mellem 99,5 og 100 %. Testene blev foretaget med en kendt sammensætning af det tilførte plastaffald. De 20 forskellige plasttyper, der var blandet sammen i testmaterialet, blev tilsat forholdsmæssigt i forhold til det forbrug, LEGO Company anvender af den pågældende plasttype i produktionen af plast legetøj. De forskellige plasttyper havde forskellige farver, således at man hurtigt kunne skabe sig et overblik over sorteringenskvalitet. Som tidligere nævnt sorterede maskinen testaffaldet til en renhedsgrad på mellem 99,5 – 100 %. Ud af den mængde ABS, der var i testmaterialet, havde maskinen en virkningsgrad på 0,90, hvilket hovedsagelig skyldes, at der bl.a. var 5 % hvidt ABS med i testmaterialet, som har en vægtfylde på 1090 kg/m3, og da sorteringen blev foretaget i intervallet mellem 1020 – 1060 kg/m3 , er det naturligt nok. For at sikre, at anlægget levede op til vores forventninger, blev det i kontrakten bla. specificeret, at sorteringskvalitet skulle være lige så god eller bedre, end den vi havde set i testene med nøjagtig det samme testmateriale. I kontrakten blev specificeret, at anlægget skulle være muligt at gøre fuldstændigt rent. Det er nok det punkt, som har givet de fleste ændringer på anlægget, da leverandøren i starten havde en noget anderledes opfattelse af, hvad "fuldstændig rent" betyder. Det er vigtigt for et godt sorteringsresultat, at anlægget kan gøres rent når der skiftes imellem sorteringerne, da dette ellers ville være kilde til et urent produkt og dermed dårlige materialeegenskaber i vores slutprodukt. LEGO System A/S har i det første halve år sorteret ca. 250 tons plastaffald i anlægget. Alle test på det sorterede materiale har vist tilfredsstillende resultater, så sorteringskvaliteten må siges at være meget tilfredsstillende. 6.1.2 Udnyttelsesprocenten af LEGO plastaffald.De erfaringer, som LEGO System A/S har efter et halvt års indkøring og drift, viser at LEGO kan genanvende ca. 50 % af det plastaffald, virksomheden laver. Da det på årsbasis drejer sig om en gennemsnitlig plastaffaldsmængde på 400 ton, vil det sige, at LEGO på årsbasis kan oparbejde ca. 200 tons ABS, som ellers ville være gået tabt. Alternativt ville der tilsvarende skulle indkøbes denne mængde ny ABS Kap 7. Økonomi
7.1.1 LEGO´s investering i anlæggetLEGO System A/S har investeret 7,4 millioner kr. i det komplette anlæg, som består af kværne, silo-, transport-, sorterings- og ekstruderanlæg. Selve sorteringsanlægget udgør 3,2 millioner kr. LEGO Company har derudover brugt 1,3 millioner kr. i bygningsomkostninger. Der er ydet tilskud fra Miljøstyrelsen, som har bidraget med 1,5 millioner kr. til projektet. Tilskuddet er ikke medtaget i de ovenstående tal for investeringens størrelse for LEGO Company, og kan derfor fratrækkes den samlede investering på 8,7 millioner kr. 7.1.2 Tilbagebetalingstiden for anlæggetUd fra de erfaringer LEGO Company har med anlægget efter et halvt års indkøring og drift er den forventede tilbagebetalingstid knap 4 år. Det er dog udfra en række forudsætninger, som antages også vil være gældende i perioden fremover. Den vigtigste faktor i den forbindelse er helt klart indkøbs-prisen på ABS plast. Stigende priser på plastråvarer – især specielle typer og kvaliteter – ses for tiden. Dette er medvirkende til reduktion af tilbagebetalingstiden for anlægget, og dermed forbedring af totaløkonomien i genanvendelse af plast. Kap 8. Testanlæg for Dansk industri.LEGO System A/S ønsker at medvirke til at fremme genanvendelsen af plast. Vi vil gerne medvirke til, at der genanvendes så meget som overhovedet muligt. Dette skal naturligvis foregå indenfor velovervejede rammer med hensyn til miljømæssige påvirkninger ved genanvendelsen og den økonomiske omkostning. Derfor stiller LEGO System A/S anlægget til rådighed for andre danske plast-producenter, der måtte ønske at få foretaget test på sorteringsanlægget for at få klarlagt evt. muligheder for at genanvende deres plastaffald. Faktorer som peger i retningen mod at investere i et sorteringsanlæg er følgende:
Det er derfor svært at give et endeligt svar på, hvor store mængder man skal have inden, det er en god forretning. Dette er man nød til at regne på i hvert enkelt tilfælde. LEGO vil være behjælpelig med data til et realistisk budget for firmaer, som overvejer at investere i et ligende anlæg. Interesserede firmaer bedes henvende sig til følgende afdeling: LEGO System A/S Telefonisk kan der rettes henvendelse til Projektleder Anders Christiansen på telefon 79506762. Bilag A LeverandøroversigtSorteringsanlæg: Agentur: Leverandør: Ekstruderingsanlæg: Agentur: Leverandør: Transportanlæg: Leverandør:
|
