Napjainkban egyre nagyobb igény mutatkozik a keletkező műanyag hulladékok újrahasznosítására. Ez alatt nem csak politikai, valamint társadalmi nyomás értendő, hanem gazdasági is, hiszen számos esetben a lerakott műanyag hulladék újrafeldolgozásával ismételten értékes nyersanyaghoz juthatunk. Sajnos az újrafeldolgozást nagymértékben megnehezíti a hulladékok összegyűjtés előtti szelektálásának hiánya, illetve az esetlegesen fennálló nagymértékű szennyezettség is. Rövid összefoglalómban szeretném ismertetni a műanyag hulladékok újrafeldolgozásának legelső lépését, azaz a napjainkban leggyakrabban alkalmazott műanyaghulladék válogatási módszereket.
1. ábra: Vegyes, nagy mennyiségű értékes műanyagot tartalmazó hulladék
Az összegyűjtött műanyag hulladékok szétválogatása nélkülözhetetlen annak érdekében, hogy az újrahasznosítást követően is jó minőségű alapanyagot kapjunk. Ennek oka, hogy a legtöbb polimer egymással nem összeférhető, egymással képzett heterogén keverékeik tulajdonságai nagymértékben elmaradnak a kiindulási komponensek tulajdonságaitól. A válogatást nagymértékben könnyítheti a – bevezetőben már említett – szelektív begyűjtés elterjesztése. Mindemellett fontos megemlíteni azt is, hogy a leggyakrabban alkalmazott műanyagjainkat a könnyebb azonosíthatóság érdekében, a Society of Plastics Industry (SPI) által bevezetett újrahasznosítási számokkal látják el.
2. ábra: A Society of Plastics Industry által bevezetett jelölésrendszer
A szétválogatás módjai
A hulladékok válogatását mind a mai napig leggyakrabban kézzel végzik. A kézi válogatás mellett szól, hogy rövidtávon gazdaságosabb, viszont a nagyobb hibázási lehetőség miatt az újrahasznosítás végeredményeként nyert termék, a bekerülő szennyezők miatt általában gyengébb minőségű.
3. ábra: Települési vegyes hulladék kézzel történő válogatása
Habár az automatizált hulladékválogatási módszerek közül némelyek még csak gyerekcipőben járnak, mások pedig nagyobb költségvonzattal rendelkeznek, hosszú távon a kézi válogatáshoz képest gazdaságosabbak, végeredményben pedig jobb minőségű alapanyagot eredményezhetnek. Az automatizált hulladékválogató rendszerek esetében a vegyes hulladékból először el kell távolítani a könnyű szennyezőket (pl.: papír), a mágnesezhető, valamint a nem mágnesezhető fémeket és az üveget is. A visszamaradó vegyes műanyaghulladék komponenseire való szétválasztására már több lehetőség is rendelkezésünkre áll.
Sűrűség szerinti elválasztás
A leggyakrabban alkalmazott tiszta műanyagok sűrűsége viszonylag szűk határok között mozog, ráadásul a leggyakoribb szennyezők sűrűsége általában ezen tartományon kívülre esik. Ebből következően a sűrűség alapú elválasztási módszerek kiválóan alkalmazhatóak lesznek a szennyezők eltávolítására, de eltérő sűrűségű oldószerek alkalmazásával a különböző műanyagok elválasztását is lehetővé tehetik. A módszer jól alkalmazható a többi műanyaghoz képest kisebb sűrűséggel rendelkező poliolefinek (polietilén, polipropilén) polisztiroltól (PS), polietilén-tereftaláttól (PET) vagy például poli(vinil-kloridtól) (PVC) történő elválasztására.
Több kísérlet is irányult szuperkritikus állapotban lévő szén-dioxidban valamint kén-hexafluoridban történő elválasztási eljárások fejlesztésére, mivel ezek sűrűsége a nyomás változtatásával körülbelül 0,01 g/cm3 pontossággal beállítható. Pontosságuk ellenére, ezen módszerek ellen szól nagy költségvonzatuk, valamint szakaszos jellegük. Összefoglalva elmondható, hogy a sűrűségkülönbségen alapuló eljárások tiszta műanyagok elválasztására jól alkalmazhatók, ám töltőanyagot tartalmazó, valamint habosított műanyagok szelektálására már nem.
Szelektív oldószer alkalmazása
A hőmérséklet változtatásával, a különböző polimerek adott oldószerben való oldhatósága megváltozik, ráadásul egyes polimerek esetében specifikus oldószereket is találhatunk. Az eltérő hőmérsékleten nyert frakciókból, esetleg a specifikus szerrel kioldott polimer elegyből az oldott anyag kicsapással, nagy tisztasággal visszanyerhető. A módszert leggyakrabban kábelek, szálerősítésű, valamint töltőanyagot tartalmazó kompozitok újrafeldolgozása esetében alkalmazzák.
Sajnos a szelektív oldás technológiája során gyakran veszélyes oldószereket alkalmaznak, melyek körültekintő munkavégzést igényelnek. A módszer gazdaságosságát az alkalmazása során elérhető polimer/oldószer arány határozza meg; magas polimer/oldószer arány esetében, az oldószer folyamatos visszanyerése mellett, a módszer gazdaságosan üzemeltethető.
Spektroszkópiai elválasztás
A műanyagok azonosítására gyakran alkalmaznak infravörös spektroszkópiát. A műanyag hulladékok szétválasztása esetében ez a módszer csak nagyobb méretű hulladékok elválasztása esetében alkalmazható megfelelően. Az egyenként, vagy tömegesen adagolt, tisztított hulladékdarabok elhaladnak az érzékelő előtt, mely a kapott spektrum alapján azonosítja azt. A kapott eredménytől függően, a darabot a speciális kidobó rendszer a megfelelő tároló edénybe továbbítja.
A módszer nagy költségvonzat mellett gyors, hatékony válogatást tesz lehetővé. Legnagyobb hátránya azonban, hogy a fekete színű (kormot tartalmazó) műanyagok elválasztására nem alkalmas, mivel az elnyeli az infravörös hullámokat.
https://www.youtube.com/watch?v=ObSwqM5Xzl0
Videó: A Pellenc ST által gyártott PET és HDPE kiválogatására alkalmas NIR-VIS műanyag szelektáló berendezés
Egyéb elválasztási lehetőségek
A fentebb említett szelektálási technológiákon kívül számos más technológia ismeretes a műanyag újrahasznosítás számára. Ilyen például az elektrosztatikus elválasztás, mely azt használja ki, hogy két polimert egymáshoz dörzsölve töltésátadás történik. A feltöltődött műanyag szemcséket horizontális elektromos térbe szórva, az ellentétes töltésű elektród felé mozdulnak el, végül pedig a kamra alján található tagolt gyűjtőtálcába hullanak. A végeredményként kapott műanyag frakciók tisztasága a szélső rekeszekben meghaladhatja a 95%-ot is. Megemlítendő, hogy az antisztatikumot tartalmazó polimerek ezzel a módszerrel nem választhatók el egymástól.
A kriogén őrlés segítségével a többkomponensű műanyag hulladékból eltérő szemcseméretű műanyag őrlemény állítható elő, majd az eltérő szemcseméretű porok szitálással választhatóak el egymástól (pl.: PET, PVC). Emellett napjainkban centrifugális alapú, ömledék állapotban történő szétválasztási módszerekkel, valamint fluoreszcens jelölőmolekulák alkalmazásával is próbálkoznak a kutatók.
Rövid összefoglalómból látható, hogy napjainkra már számos automatizált műanyag hulladékválogatási módszer áll rendelkezésünkre, melyekkel nem csak meggyorsíthatjuk a válogatás folyamatát, de legtöbb esetben – a nagyobb tisztaságnak köszönhetően – az újrahasznosított műanyag alapanyag jobb tulajdonságokkal rendelkezik. Ki kell emelni viszont, hogy a felsorolt technológiák kisszámú (legjobb esetben ismert) komponenst tartalmazó, megfelelő mennyiségben, folyamatosan rendelkezésre álló hulladék esetében alkalmazhatóak gazdaságosan.
Források:
Dr. Angyal András: Műanyagok újrahasznosítása
http://earth911.com/wp-content/uploads/2010/05/recycle-number-symbols.png
http://www.zerowastescotland.org.uk/sites/default/files/Plastics-Recycling-Business-Opportunities-Report—Body.jpg
http://mediad.publicbroadcasting.net/p/kwmu/files/styles/x_large/public/201503/Workers_IMG_1020_ed2.jpg