Materialåtervinning av plast

Vid mekanisk plaståtervinning smälts plasten ned innan den formas om, vilket sker efter en sortering och tvätt. Den lämpar sig väl till termoplaster som polypropen (PP), polyeten (PE), polyvinylklorid (PVC), polystyren (PS) och polyamid (PA). Renheten hos plasten är avgörande för kvaliteten på det återvunna materialet. Med renhet avses både smuts som matrester och innehåll av oönskade ämnen. 

Det är viktigt att sträva efter en så högkvalitativ återvinning som möjligt. Med det menas att materialet behåller sitt värde så att det kan materialåtervinnas flera gånger. Cirkulära loopar där ett produktavfall blir samma produkt igen är ett sätt att bevara värdet.

Tekniken används för att rena en polymer från oönskade ämnen eller för att separera material från varandra. Den används i dag exempelvis för att avskilja flamskyddsmedel från polystyren (PS). Andra exempel är separation av polypropen (PP) från mattor, samt polyamid (PA) och polyeten (PE) från laminatpåsar. Tekniken kan även användas för att separera fibrer från termoplastkompositer. En nackdel med tekniken är att även själva polymererna kan påverkas, med en lägre kvalitet på den nya plasten, som följd. Inga kemiska bindningar i polymeren bryts i denna återvinningsprocess och produktresultatet efter processen är en polymer med egenskaper liknande det en ny polymer har. På så vis möjliggörs en så kallad ”closed-loop recycling”. 

Vid kemisk återvinning bryts, till skillnad från mekanisk återvinning, plastens polymerkedja ned till monomerer eller andra mindre kolväten som sedan kan bilda nya polymerer. Kemisk återvinning möjliggöra återvinning av komplexa plaster och ger ett cirkulärt flöde där materialet inte blir av sämre kvalitet. Det finns många olika tekniker och varianter av kemisk återvinning, vilket delvis beror på att det finns många olika plastsorter. De teknikerna som används vid kemisk återvinning delas in i förgasning, pyrolys samt utifrån vilken reaktion den omfattar: solvolys, glykolys, hydrolys, metanolys, aminolys och ammonolys. Indelningen varierar något mellan olika källor. Teknikerna optimeras ofta efter det plastflöde som ska omhändertas.

Pyrolys och förgasning tillhör båda kategorin termisk polymerisering. Termisk depolymerisering kan även benämnas termokemiskt sönderfall. 

En utförligare bild av tekniker och dess tillämpningar i Sverige finns beskrivna i uppdragsrapport NV 6990 om kemisk återvinning. Där finns även en sammanställning över fördelar och nackdelar med olika tekniker. 

Kemisk återvinning av plast – Naturvårdsverkets rapport 6900

Tekniken innebär som namnet säger att plasten bryts ned under upphettning och förgasas. Förgasning benämns även förångning eller som kemiskt sönderfall. Tekniken kan användas för de flesta plaster och restavfall. Samtidigt är det den mest energikrävande metoden. 

Vid en kontrollerad och begränsad mängd syre och en temperatur över 700 °C bryts polymermolekyler och andra organiska molekyler ner till en syntesgas. Syntesgasen består av kolmonoxid, vätgas och en mindre mängd kolväten som metan och eten. 

Syntesgasen går sedan att förbränna som den är i en effektivare och renare förbränning, eller användas för syntetisering av nya kemikalier. Kraven på renhet av det ingående materialet är lägre i en förgasningsprocess jämfört med en pyrolysprocess då alla orenheter går att fånga upp efter själva förgasningen genom kemiska eller fysiska processer.

Pyrolys är en termisk process där polymermolekyler vid höga temperaturer (400 °C och uppåt) bryts ner till mindre beståndsdelar i en syrefri eller syrefattig miljö. Nästan vilket material som helst kan hanteras i en pyrolysprocess. Pyrolys lämpar sig bra för att bryta ned polyeten (PE), polypropen (PP), polystyren (PS), polylaktid (PLA), polymetametylakrylat (PMMA) och används även för styrenbutadiengummi (SBR) som i däck, samt härdplastkompositer. Resultatprodukten är i huvudsak olja, men under processen skapas också en restgas, koks och tjära vilka kan användas som bränsle. Koks kan exempelvis användas som bränsle i någon annan anläggning för förbränning av avfall eller inom cementindustrin. Pyrolys är etablerad för produktion av bränsle, men relativt ny för monomer eller polymerproduktion.

Vägledning: Bedömning av när avfall upphör att vara avfall 

Solvolys benämns olika beroende på processbetingelser. Solvolys HTL (hydrothermal liquefaction), är till exempel en process som utförs i vatten vid högt tryck och en temperatur som är lägre än vid pyrolys (200–400 °C, 50–250 bar). Polymeren bryts ned till en oljeprodukt. Lämpliga polymerer för användning av solvolys är polyeten (PE), polypropen (PP), polystyren (PS), polyetentereftalat (PET) och polyvinylklorid (PVC). 

Kemisk depolymerisering ger monomererna på nytt och lämpar sig bra för kondensationspolymerer som polyamid (PA), polyuretan (PU), polylaktid (PLA) och polyetentereftalat (PET). Som exempel kan nämnas att fiskenät av PA6, skummadrasser av PU samt muggar och förpackningar av PLA eller PET, kan materialåtervinnas. En fördel är att de bildade monomererna kan användas i redan befintliga tillverkningsprocesser. De olika processerna glykolys, hydrolys, metanolys, aminolys och ammonolys skiljer sig bland annat åt vad gäller användning av lösningsmedel.

Carbon Capture and utilization (CCU) är när de termiska processerna, pyrolys och förgasning, tas ett steg längre där en större mängd syre eller luft tillsätts så att en förbränning sker och plasten omvandlas till koldioxid (CO2) och vatten (H2O). Koldioxiden fångas då in och kan utnyttjas på ett eller annat sätt. Denna teknik räknas sällan in som kemisk återvinning, men beskrivs ändå eftersom tekniken kan återföra kolatomerna in i ett kretslopp av kemikalier, plast och andra produkter.