8. Polymera material miljöperspektiv Flashcards
Råvarans användning
Dagens polymera material tillverkas till 95 % av fossila råvaror (olja och naturgas)
Förnyelsebara råvaror används främst till naturgummi, främst sav från gummiträd och till bioplaster, exempelvis från cellulosa och stärkelse
9% Asfalt, fett och smörjmedel, vaxer och andra tekniska substanser
87% Bränsle
4% Syntetiska polymerer
Globalt produceras årligen ca 5 Gton olja
Polymera material i användning
Termoplaster 80 %
Härdplaster 10 %
Gummin 10 %
Volymplasterna PE, PP, PVC,
PS och PET står för ca 70 % av konsumtionen
PE störst volym, ca 30 % av alla polymera material
Syntetiska gummin tillsammans något större än
volymen naturgummi
Plast
=polymerer+tillsatser
Halten tillsatser varierar från 0,1 till ca 70 %, vanligen mindre än 2 %
Förekommande tillsatser: Stabilisatorer, smörjmedel, färgämnen, brandskyddsmedel, antistatmedel,
mjukgörare, fyllmedel, armeringsmedel, jäsmedel
Miljöbelastande effekter av tillsatser?
Exempel på begränsningar och förbud
Kadmium- och bly- och vissa ftalatbaserade tillsatser förbjöds med REACH 1907/2006
Högaromatiska oljor i gummin förbjöds 2010 i Europa och Japan, 1 Mton/år
Dekabromerade flamskyddsmedel förbjuds (< 0,1 %) enligt REACH 2019
Ytterligare fyra hormonstörande ftalater och 33 cancerframkallande tillsatser förbjuds 2020
Användning polymera material
- Låg densitet och goda mekaniska egenskaper
- Relativt fri utformning
- Rationell och energisnål tillverkning möjlig
Användningsområden, %
Förpackningar 40
Byggprodukter 20
Elapplikationer 8
Fordon 7
Jordbruk 3
Övrigt 22
Produktion
Formsprutning av förformar
Formverktyg med 16 kaviteter
Cykeltid 20 s
2.880 komponenter per timma,
2.073.600 per månad
Stäckblåsning av flaskor
Sekvenser i serie, ca 1 s per
station
3.600 flaskor per timma,
2.592.000 per månad
Plastavfall-hantering
För polymera material finns i princip 8 konventionella alternativ:
Minimering av materialanvändning
Återanvändning av produkter
Återvinning av material,
Återvinning till råvaror
Biologisk nedbrytning
Energiåtervinning
Förbränning
Deponering
Tentasvar: De grundläggande alternativen ges av EUs avfallstrappa (The Waste Framework Directive), vilka är återanvändning, materialåtervinning, kompostering, energiåtervinning och deponering.
Återanvändning av plast
Har i allmänhet en stor positiv miljöeffekt, genom besparingar av råvaror och energi fram till färdig produkt
Förutsättningar:
Återanvänd produkt är acceptabel
Materialets beständighet mot syre, UV, temperatur och kemikalier, 10 - 30 år är möjligt men krävande
Exempel: Transportbackar, förvaringslådor, lastpallar och flaskor
Återvinning av plast
Processen för materialåtervinning
* Källsortering har i allmänhet stor betydelse, helst till specifika polymerer
* Insamling, transport till storskaliga sorteringscentraler och sortering till materialfraktioner
(PE, PP, PS, PVC och PET och övrigt)
* Fraktionering, finsortering, tvättning och torkning
* Justering av kvalitet med nya tillsatser, (ex. nya stabilisatorer och kompatibilisatorer )
* Förnyad bearbetning för homogenisering
Produkter:
Stolar, Verktygslådor, Flaskor,
Kompostbehållare
Svårigheter med återvinning av plast?
Grundläggande: Pris
Egenskaper, särskilt återstående teknisk livslängd, Bearbetbarhet
Brottöjningen% minskar
I princip enkelt med termoplaster, praktiskt taget omöjligt för gummin och härdplaster
Miljöaspekter återvinning jämfört med nyvara?
EUs mål för materialåtervinning 2008 var 25 %, 50 % 2020 och 65 % 2035.
Kvalitet och användbarhet hos insamlad plast?
Egenskaper och användbarhet hos insamlade plaster beror huvudsakligen på:
*Halten föroreningar och främmande plaster
*Åldringsstatus, främst kedjelängd och tvärbindning
*Innehåll av förbjudna tillsatser som inte får ingå i öppna kretslopp. Tre klasser av återinsamlade plaster i öppna kretslopp
*Sorterat produktionsspill; innehåller lite föroreningar, är normalt välsorterade 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
Nedbrytning av polymerer till mycket låg molekylvikt via pyrolys eller hydrolys, även kallad kemisk återvinning
* Icke demonterbara produkter av blandade material
* Förorenade produkter
* Produkter av lågt restvärde
Storskaliga anläggningar, förutsätter mycket stora kapitalinvesteringar och stora volymflöden
Exempel
Pyrolys av gamla däck, ger aktivt kol, brännbar vätska och gas samt stålcord
Energiåtervinning
Högt energiinnehåll i polymera material
Förbränningsvärde hos plaster är 45 - 20 MJ/kg,
motsvarande kol eller olja till ved.
PE, PP, PS och PET har 45 - 40 MJ/kg, PVC ca 20 MJ/kg
Energiinnehållet i blandat kommunalt avfall har ökat
betydligt, i dagsläget drygt 10 MJ/kg, som ger betydande energitillskott till samhället i form av elkraft och hetvatten för uppvärmning
Viktigt med reducering av volym genom förbränning
Volymen till deponering minskar till minde än 10 %
Höga kapitalkostnader för storskaliga anläggningar
Emissioner och restprodukter behöver begränsas med bästa tillgängliga teknik
Deponering
*Slutförvaring av avfall
*säkerställa begränsade ekologiska effekter
* Höga krav på långsiktig hänsyn till hygien, emissioner, hydrologi (lakvatten, grundvatten) och geologi (särskilt rörelser i jordlager)
* Ca 10 % av kommunalt avfall utgörs av plaster, främst av förpackningar
Problem?
Plast i deponier anses inte längre som inert
Svensk miljölagstiftning
2001 - Förordning om deponering av avfall – materialåtervinning
eller förbränning där tekniskt, ekonomiskt och miljömässigt försvarbart
2002 - Brännbart avfall får inte deponeras
2005 - Komposterbart avfall får inte deponeras
Bioplaster
En Bioplast är ett polymert material som i någon mån är Biobaserat, Bionedbrytbart eller båda.
Det kan också betyda att plasten är Biokompatibel som medicinskt implantat
I dagsläget saknas en överenskommen definition
Ett särskilt värde i att använda förnyelsebara råvaror, exempelvis enligt Green Engineering
Att reducera kolfotavtryck
Att göra produkter och företag kända för miljöanpassning
Biokomposit?
Minst en av komponenterna är av förnyelsebar råvara,
exempelvis cellulosafibrer i syntetisk plast
