Hopp mitt i krisen. Överfulla deponier i Asien kan visa sig vara guldgruvor för lokala cementproducenter. Så säger forskare vid den norska forskningsorganisationen, SINTEF, som har lång erfarenhet av samma koncept i Kina.

Plast är tillverkad av fossila bränslen och innehåller mer energi än kol. Genom att ersätta industriell kolförbrukning med icke-återvinningsbar plast kan vi lösa två problem. Plasten kommer inte att hamna på soptippen eller i havet, och vi kommer att minska nivåerna av kolkonsumtion och därmed också CO ₂ utsläpp.

Kina satsar nu hårt på användningen av plastavfall som bränsle i cementindustrin, och det var norska forskare som först föreslog idén. Målet med projektet OPTOCE (Ocean Plastic Turned into an Opportunity in Circular Economy) är att hjälpa ett antal asiatiska länder att bli av med sina deponier och samtidigt minska sin kolförbrukning.

Halva världens plast

Kina, Indien, Thailand, Vietnam och Myanmar är tillsammans hem för tre miljarder människor – ungefär hälften av världens befolkning. Större delen av plast- och plastavfallet i världen kommer också från dessa länder. Bara Kina står för nästan en tredjedel av världens produktion av plast.

Förutom plasten de själva använder, Dessa länder tar också emot stora volymer plastavfall från Europa. Plast som samlas in i Norge skickas till Tyskland och det som inte kan återvinnas – dvs. det mesta — exporteras ofta vidare till Asien. Tyvärr, detta beror på att endast en liten del av vårt plastavfall kan återvinnas. Detta kan bero på att det antingen redan har återvunnits flera gånger, eller för att det innehåller tillsatser som innebär att det kräver mer energi att återvinna än vi får från återanvändning. Så det slutar som avfall.

Dränker i plastavfall

Levnadsstandarden och konsumtionsnivåerna i de fem asiatiska länderna har ökat snabbt de senaste åren, men effektiviteten i deras avfallshanteringspolicy har misslyckats med att hänga med. De kan helt enkelt inte bli av med sitt avfall, som samlas på stora deponier. Mycket av det hamnar i havet, där plasten kan göra stor skada.

"När plasten i slutändan hamnar som mikroplast i haven blir den svår att ta bort, så den absolut bästa strategin är att förhindra att den kommer in i den marina miljön i första hand, säger SINTEFs seniorforskare Kåre Helge Karstensen, som leder OPTOCE-projektet. Syftet med projektet är att hjälpa myndigheterna i dessa asiatiska länder att bli av med sina deponier innan avfallet hamnar i haven.

Så var ska de lägga all denna icke-återvinningsbara plast? Kan det användas till något användbart syfte? Det är här cementindustrin kommer in på scenen. Samma länder som släpper ut de största volymerna plast i haven står också för två tredjedelar av världens cementproduktion. Femtioåtta procent av all cement tillverkas i Kina.

En halv miljard ton kol

Cement tillverkas genom att värma upp kalksten tills den blir flytande i en process som kallas kalcinering. Denna process äger för närvarande rum i stora ugnar vid temperaturer på 1, 450 grader Celsius. Detta kräver enorma mängder bränsle, som till största delen är kol. Cementfabriker över hela världen eldar för närvarande en halv miljard ton kol varje år.

De enorma utsläppen av CO ₂ detta innebär, kombinerat med själva kalcineringsprocessen, göra branschen till en allvarlig bidragsgivare till klimatförändringarna. Om en del av detta kol ersätts med icke-återvinningsbar plast kommer vi att uppnå en dubbel fördel. Vi kommer att bli av med deponierna och samtidigt minska CO ₂ utsläpp.

Drastiska minskningar av kolförbrukningen

Det finns inget nytt i tanken på att använda avfall som bränsle i cementtillverkningen. Det var under oljekrisen 1973 som cementtillverkare i USA började leta efter alternativa bränslekällor. De upptäckte att avfall kunde ersätta mycket av de fossila bränslen de använde.

Norcems cementfabrik i Brevik i Porsgrunn började använda avfall som bränsle på 1980-talet. SINTEF och Kåre Helge Karstensen deltog som forskningspartner i denna process redan från början, och sedan dess, Karstensen, som är utbildad kemist, har arbetat med att föra konceptet som utvecklats av hans grupp till den globala cementindustrin.

I Europa idag, det är standardpraxis att använda sopor som bränsle vid tillverkning av cement. Anläggningen i Brevik ersätter 75 procent av vad som skulle vara kolförbrukningen med sopor. Genom att göra så, den kan använda 150, 000 ton avfall, inklusive plast, varje år. Syftet är så småningom att helt sluta använda kol.

Många års samarbete

När 2018, den norska regeringen delegerade utrikesdepartementet med uppdraget att upprätta ett biståndsprogram för att förhindra plastföroreningar i haven, ministeriet kontaktade Karstensen vid SINTEF.

Han hade arbetat med avfallshanteringsprocesser i Kina sedan 2005 och var den person som introducerade myndigheterna för idén att använda avfall som energikälla.

"Vid den tiden, konceptet var helt okänt i Kina, ", säger Karstensen. "Myndigheterna var skeptiska, men samtidigt intresserad av konceptet, " han säger.

SINTEF tog på sig en faciliterande och problemlösande roll i ett försök att etablera samverkan mellan lokala industrier och myndigheter. Naturligtvis, i början, branschen var ovillig att dela kommersiella hemligheter med sina konkurrenter. Dock, många års samarbete har gjort det möjligt för oss att etablera ett högt förtroende inom branschen, och vi har övertalat alla parter att delta i utveckling och delning av koncept som kan vara lönsamma för alla berörda.

Användningen av avfall som bränsle har blivit en viktig aspekt av avfallshanteringspolitiken i Kina, och branschen har insett den ekonomiska fördelen.

"Landet har ökat sin avfallshanteringskapacitet och minskat sin förbrukning av kol. Användningen av avfall som energikälla är alltså nu en av nyckelstrategierna i den kinesiska avfallshanteringspolitiken, säger Karstensen.

Detta är den cirkulära ekonomin i praktiken. När avfall kan utnyttjas som en resurs i industriella processer, världen kommer att behöva färre förbränningsanläggningar och deponier.

Fem pilotprojekt

Målet med OPTOCE-projektet är att föra detta arbete framåt i syfte att ta bort deponier helt och förhindra att avfall hamnar i haven.

Många länder i Asien använder nu avfall som energikälla, men fortfarande i mycket mindre utsträckning än i Europa. Hittills, endast tre procent av kolförbrukningen har ersatts av alternativa bränslen.

"Potentialen är enorm, " säger Karstensen. "Men, även om cementfabrikerna i Asien kan bränna så mycket som 160 miljoner ton plastavfall varje år, de kommer fortfarande bara att ersätta mellan 10 och 15 procent av sin industriella kolförbrukning, " han säger.

Mycket av det arbete som hittills genomförts har ägnats åt att förmå industrin och myndigheterna i dessa länder att investera i användningen av plast som bränsle.

"Vi vet naturligtvis att detta är möjligt, så nu tänker vi visa dem att det kan fungera i deras cementproduktionssektorer och att processen är lönsam, ", säger Karstensen. "Det är avgörande att både industrin själv och myndigheterna inser de möjligheter som användningen av plastavfall ger. Vi betalar ingen för att delta i detta projekt. Vi har nu cementfabriker i Kina, Indien, Thailand, Vietnam och Myanmar deltar i projektet. Samtliga testar användningen av plast som bränsle. Allt som återstår är att dokumentera de miljömässiga och kommersiella fördelarna, " han säger.

COVID-19 orsakar förseningar

Pilotprojekten var alla planerade att ha genomförts vid det här laget, men cementfabrikerna har avbrutit verksamheten på grund av utbrottet av coronaviruset.

"Vi är i nära dialog med fabrikerna och lokala forskningsinstitut och universitet, ", säger Karstensen. "Jag är säker på att myndigheterna kommer att se till att produktionen återupptas så snart som möjligt. Dessa är mogna ekonomier som måste bygga sjukhus, vägar och annan större infrastruktur. De kommer att behöva mycket cement, " han säger.

Pilotprojekten:

• En av de största cementtillverkarna i Thailand planerar att använda mellan 100, 000 och 250, 000 ton plast om året som ersättning för kol. Thailand har 2, 500 deponier som innehåller 190 miljoner ton plast.
• Yangtzefloden i Kina svämmar över av avfall som orsakar problem för turbinerna vid Three Gorges vattenkraftsdammanläggning. Cementtillverkaren i staden Zigui, belägen uppströms från dammen, planerar att undersöka möjligheten att samla in och bearbeta 100, 000 ton flytande avfall, inklusive en stor volym plast.
• Plastavfall som genereras av papperstillverkningsprocesser utgör ett stort avfallsproblem i hela Asien. Vietnams största pappersfabrik, ligger vid Mekongfloden, planerar att testa användningen av plastavfall som bränsle i en lokal cementfabrik.
• För närvarande, Myanmar driver inga reningsverk för plastavfall. Tillsammans med sina miljömyndigheter och landets största avfallshanteringsföretag, projektet planerar experiment i cementfabriker utanför Mandalay och Yangon för att bedöma genomförbarheten av en miljövänlig hantering av plastavfall. Myanmar utnyttjar inte avfall som bränsle och kommer därför att få ännu större nytta av projektet. Industrisektorn har varit den främsta drivkraften för detta initiativ eftersom den erkänner den potentiella lönsamheten.
• Indien planerar att undersöka möjligheterna att göra sig av med plastavfall från de stora städerna Agra, Delhi, Goa, Mumbai och Haridwar. Ett pilotprojekt planeras för att testa och jämföra tre olika tillvägagångssätt för bortskaffande av plastavfall från Indiens största deponi. Dessa kommer att involvera (1) ersättning av kol vid cementtillverkning, (2) ersättning av kol för att driva ett kraftverk och (3) förbränning i en lokal förbränningsanläggning.