Ny teknik för återvinning som för närvarande testas kan tillåta plaster som livsmedelsförpackningar för engångsbruk, fiberförstärkta bildelar och madrassskum-polymerer som ofta hamnar på deponier eller förbränns-för att ha mer än bara ett andra liv:de kan bli lika bra som nya.

Plastavfall är ett växande miljöproblem. Cirka 60 miljoner ton plast produceras i Europa varje år medan endast 30% av det återvinns. Av allt plastavfall som någonsin genererats, 79% har hamnat på deponi eller som skräp i den naturliga miljön.

Men när Europa övergår till en mer cirkulär ekonomi där material återanvänds i slutet av sitt liv i stället för att slängas, förbättringar av plaståtervinning kommer att spela en viktig roll.

De senaste åtgärderna som EU -kommissionen har vidtagit bör bidra till att göra plasten mer hållbar. En plaststrategi som antogs 2018 syftar till att ta itu med problemet genom att förändra hur plastprodukter designas, används och återvinns. Ett viktigt mål är att återvinna 55% av plastförpackningar till 2030. Förpackningar har ett stort miljöpåverkan:Cirka 40% av den producerade plasten används för förpackning, som vanligtvis kasseras efter användning.

Förpackningar består ofta av olika typer av plast vilket gör det svårt att återvinna. Färsk mat som kött och ost, till exempel, skyddas ofta av många lager som lock, filmer och brickor som inte är gjorda av samma typ av plast. Olika plaster måste separeras före bearbetning eftersom de inte smälter ihop väl vid konventionell återvinning. Men att göra detta kan vara tidskrävande och kostsamt. Det betyder att dessa föremål ofta inte återvinns eller kan anses vara omöjliga att återvinna.

"I vanliga fall, de deponeras eller i bästa fall, förbränns med energiåtervinning, "sa Dr Elodie Bugnicourt, innovationsenhetsledare på IRIS Technology Solutions, ett ingenjörsföretag i Barcelona, Spanien.

Fiberförstärkta kompositer möter ofta ett liknande öde. Dessa plastbaserade material, förstärkt med glas eller kolfibrer, används i olika inre och yttre bildelar, från stötfångare till textilklädda dörrpaneler. Eftersom de olika materialen är svåra att skilja åt, de bränns vanligtvis i slutet av sitt liv.

Andra liv

Ny teknik för återvinning kan hjälpa, fastän. Som en del av ett projekt som heter MultiCycle, Dr Bugnicourt och hennes projektpartners syftar till att skala upp en patenterad process som heter CreaSolv utvecklad av Fraunhofer Institute i München, Tyskland som kan ge flerlagersförpackningar och fiberförstärkta kompositer ett nytt liv om och om igen.

Med hjälp av en lösningsmedelsbaserad formel, olika typer av plast och fibrer extraheras och separeras genom att lösa dem i en lösning. Därefter återvinns polymererna - långa kedjor av molekyler som utgör en plast - från lösningen i fast form och formas om till plastpellets. Återvunna fibrer kan också återanvändas.

Än så länge, processen visar lovande fördelar jämfört med befintliga metoder. Med konventionell mekanisk återvinning, Plast försämras vanligtvis vid bearbetning så det har begränsad användning. Och även om kemisk återvinning - en ny teknik som gör plast tillbaka till små molekyler, eller monomerer, kan skapa högkvalitativ plast, det kan vara energikrävande. Med CreaSolv, återvunnen plast är av hög kvalitet och processen är mer effektiv. "Vi återvinner en polymer istället för en monomer vilket är en fördel eftersom vi inte behöver använda energi för att polymerisera materialet igen, "sa Dr Bugnicourt.

Än så länge, laget har genomfört småskaliga försök med flerskiktsförpackningar och kompositer för att testa processen. På samma gång, de har konstruerat en storskalig pilotanläggning i Bayern där försök ska börja i juli. Den största utmaningen blir att bearbeta avfall som består av komplexa plastblandningar i stor skala, säger Dr Bugnicourt.

Medlemmar i teamet har också utvecklat ett system för att övervaka sammansättningen av plastavfall. De vill automatiskt kunna identifiera plast- och fibertyperna i en produkt så att processen kan optimeras utifrån de partier av material som ska återvinnas.

Dr Bugnicourt tror att systemet kan installeras i befintliga återvinningsanläggningar för att utöka de typer av plast som återvinns. Specialiserade anläggningar kan också inrättas för bearbetning av industriavfall. "Vissa tillverkare av förpackningar som har mycket postindustriellt avfall av en viss typ kan investera i att ha egna återvinningsanläggningar, " Hon sa.

Specialiserad

Att förbättra befintliga återvinningsprocesser kan också minska miljöpåverkan av plastavfallstyper som är svårare att återanvända. Även om vissa vanligt använda plaster återvinns i stor utsträckning, såsom PET som används för att tillverka drinkflaskor, plast med mer specialiserade användningsområden är ofta inte det. Teknologiska hinder är ofta ansvariga.

"Tekniken kanske inte är mogen eller har problem med att inte vara kostnadseffektiv på grund av bristande utveckling, "sa Dr Tatiana Garcia Armingol, chef för energi- och miljögruppen vid CIRCE energiforskningscenter i Zaragoza, Spanien.

Dr Garcia Armingol och hennes kollegor demonstrerar sätt att öka återvinningsgraden för vissa svåråtervinnade plaster som en del av POLYNSPIRE -projektet. De fokuserar på polyamider - plast som används i bildelar som kugghjul och krockkuddar - och polyuretaner - flexibelt skum som används i produkter som madrasser och mattor.

Teamet tror att konventionell återvinning kan förbättras för att höja kvaliteten på återvunnen plast. Att göra detta, de undersöker två tekniker:tillsats av vitrimers-en relativt ny typ av plast som är både hård och formbar-samt införlivar bestrålning med hög energi. "Båda teknikerna har det främsta målet att öka motståndet hos återvunna material och förbättra deras egenskaper så att de kan användas i applikationer med höga krav, "sa Dr Garcia Armingol.

Andra innovationer som de utforskar kan förbättra kemisk återvinning. Tekniken har enorm potential för att nå en cirkulär ekonomi eftersom den gör att plast kontinuerligt kan återvinnas samtidigt som dess kvalitet bibehålls. Men dess miljöpåverkan kan begränsas. Användning av mikrovågor eller smarta magnetiska material, till exempel, kan minska mängden energi som behövs för att generera värme för polymerisation, där monomererna som produceras från återvinningsprocessen sammanfogas för att bilda de långa kedjorna av molekyler som utgör plast.

"(Konventionell) kemisk återvinning kan ha en hög miljöpåverkan, "sade Dr Garcia Armingol." Ett av våra huvudmål är att visa att det kan vara kostnadseffektivt och miljövänligt. "

Halvindustriell

Än så länge, laget har testat den föreslagna teknologin i labbet. Nu förbereder de sig för projektets konstruktionsfas där de kommer att visa att de är genomförbara i en halvindustriell skala. De arbetar för närvarande med förbehandlings- och reningsstadierna för återvinning.

Nästa steg i projektet blir att visa att plasten som produceras med denna teknik är av tillräckligt bra kvalitet för att ersätta jungfruligt material. Dr Garcia Armingol och hennes kollegor kommer att fokusera på några applikationer som bildelar, där det finns stränga kvalitetskrav, och madrasser.

Ett nära samarbete med industripartners från fordonssektorn och kemi- och avfallshanteringsföretag kommer också att vara avgörande för antagandet av deras teknik. "Det är mycket relevant för oss att få feedback från industrisektorn om deras krav och förväntningar, "sa Dr Garcia Armingol." Vi vill visa att det är möjligt att ha en cirkulär ekonomi inom plastsektorn. "