plastime magazine 7-8 2020 recykling

Tworzywa z odzysku: regranulaty i recompoundy w ofensywie

Podziel się:
Facebooktwitterlinkedinmail

Niemal 40 mld dolarów – tyle w połowie ubiegłego roku wart był rynek tworzyw pochodzących z recyklingu. Analitycy wieszczą, że na tym nie koniec: do 2025 r. wartość ta może wzrosnąć o blisko 15 mld dolarów, a największy udział w niej będzie miała sprzedaż PET oraz HDPE.

Wszystko wskazuje na to, że czeka nas prawdziwa ofensywa. PCR, czyli recyklatów z odpadów konsumenckich. Zwłaszcza że na popularności zyskują także technologie rekompandowania, które pozwalają nadać im nowe, lepsze właściwości.

Aż 60% wszystkich produktów zawierających tworzywa sztuczne może być użytkowana przez co najmniej 50 lat, zanim stanie się odpadem. Jeszcze dłuższy żywot wiodą rury z polimerów, które mogą przetrwać w nienaruszonym stanie ponad wiek. Tak długa żywotność sprawia jednak, że odpady plastikowe mogą zalegać w glebie i wodach całe stulecia, stanowiąc istotne obciążenie dla środowiska.

Plastime Magazine

Artykuł ukazał się w Plastime Magazine. Ten numer możesz uzyskać bezpłatnie: będzie on rozsyłany odbiorcom naszego „polimerowego przeglądu prasy”. Szczegóły tutaj.

Stąd tak duży nacisk społeczności międzynarodowej na ponowne wykorzystanie zużytych tworzyw i wcielenie w życie koncepcji gospodarki o obiegu zamkniętym. I choć do jej urzeczywistnienia jeszcze daleka droga, rynek recyklatów rośnie w siłę, z roku na rok imponująco zyskując na wartości. Według firmy analitycznej Market Data Forecast w latach 2020-2025 wartość ta wzrośnie o 6,5% – do 54 mld dolarów na koniec tego okresu.

Potencjał rynku jest więc spory, zwłaszcza w grupie najpopularniejszych kandydatów do odzysku, tj. PET i HDPE. Sprzyja mu także trend do wtórnego uszlachetniania recyklatów, czyli ich rekompandowania na podobieństwo polimerów oryginalnych. Dzięki temu zyskują one niemal takie same właściwości i wartość użytkową jak nowo produkowane tworzywa. Tyle że proces ich wytwarzania pochłania zdecydowanie mniej energii i zmniejsza ilość odpadów krążących w obiegu.

Pachołek, doniczka i trampek

Jaki potencjał kryją w sobie tworzywa z odzysku? Najlepiej pokazuje to raport fundacji PlasticsEurope „Tworzywa w Obiegu Zamkniętym” opublikowany w 2019 r. Czytamy w nim, że w 2018 r. w Unii Europejskiej w wyniku selektywnej zbiórki odpadów konsumenckich udało się zebrać 29,1 mln ton wyrobów z tworzyw sztucznych, z czego 9,4 mln ton przekazano do recyklingu, z 12,4 mln ton odzyskano energię, zaś 7,2 mln ton trafiło na wysypiska.

Prześledźmy teraz drogę owych ponad 9 mln ton, które poddano odzyskowi: 1,9 mln ton sprzedano poza granice Wspólnoty, 2,6 mln ton odseparowano jako zanieczyszczenia, zaś niecałe 0,1 mln tony poddano recyklingowi chemicznemu. Tym samym system recyklingu UE został efektywnie zasilony wolumenem odpadów w ilości 4,9 mln ton, z czego 4 mln ton trafiły ponownie do obiegu w Europie (wytworzono z nich nowe produkty), zaś pozostałe 0,9 mln ton sprzedano za granicę. Odliczając owe 2,6 mln ton, które stanowiły zanieczyszczenia i materiały nienadające się do przetworzenia, Unia Europejska efektywnie wykorzystywała niecałe 60% surowców przekazanych do recyklingu.

Co z nich powstało? Jak szacuje fundacja, największym odbiorcą recyklatu w UE w 2018 r. było budownictwo (46%). Z PCR wytwarzano tu m.in. pachołki i stojaki drogowe, okna, płyty izolacyjne oraz wykładziny i panele podłogowe. Na drugim miejscu znalazł się sektor opakowaniowy (24%), zaś na trzecim – ogrodnictwo i rolnictwo (13%), które szeroko wykorzystuje recyklaty m.in. do produkcji doniczek, folii, kompostowników, węży i systemów nawadniających oraz beczek na deszczówkę.

Czytaj również:  Neste bada recykling chemiczny w rafinerii w Porvoo

W pozostałych branżach: motoryzacji oraz produkcji elektroniki, AGD i wyrobów sportowych udział recyklatów nie przekraczał 3%. Razem tworzyły one jednak istotną, choć zróżnicowaną grupę zużywającą 17% PCR. Produkowały z niego m.in. obuwie sportowe, zderzaki, klamki samochodowe, ławki parkowe, plecaki, części do odkurzaczy, ekspresy do kawy i wieszaki na ubrania.

Ów przegląd pokazuje, jak różne zastosowania już dziś mają tworzywa z odzysku. Jedynym warunkiem ich efektywnego przetwarzania jest dostępność wysokiej jakości materiału odpadowego, a ten można uzyskać głównie przez selektywną zbiórkę. Jak podaje PlasticsEurope, poziomy recyklingu odpadów zbieranych selektywnie są bowiem 10 razy większe niż tych pozyskanych ze strumienia odpadów zmieszanych.

Do startu gotowi…

Mimo zdecydowanej przewagi budownictwa jako głównego odbiorcy PCR udział recyklatów w wyrobach z tworzyw sztucznych najbardziej dynamicznie wzrasta w sektorze produkcji opakowań. Po części jest to spowodowane zmianami ustawodawczymi, m.in. wprowadzeniem tzw. dyrektywy odpadowej i plastikowej, a po części swoistym wyścigiem o serca i portfele konsumentów. W międzyczasie PCR stał się bowiem modny, a producenci opakowań skwapliwie korzystają z tego trendu, prześcigając się w projektowaniu produktów z jak największym udziałem tworzyw z odzysku.

Wyścig ten najłatwiej można zaobserwować w branży kosmetycznej. Tu też zaczął się najwcześniej, zapoczątkowany przez koncern Procter & Gamble, który pierwsze opakowania z dodatkiem PCR wypuścił na rynek już ponad 25 lat temu. Dziś firma co roku produkuje 0,5 mln butelek szamponów z dodatkiem 25% recyklatów. W swoim portfolio ma także opakowania w całości wykonane z PCR (płyny do mycia naczyń Fairy). W tyle nie pozostaje Unilever: światowy gigant tylko w 2018 r. wykorzystał prawie 5 tys. ton PCR, w całości wykonując z niego opakowania kosmetyków REN Clean Skincare, płynów do mycia naczyń Sunlight, płynów do płukania Comfort Intense oraz linii Love Beauty and Planet.

Na rynku europejskim podobną strategię obrał Ecover: opakowania wykorzystywane przez producenta są w 100% wykonane z PET i w całości nadają się do recyklingu. Ich produkcją zajmują się zakłady w Niemczech i Szwajcarii, zaś napełnianiem – rodzima fabryka w Belgii.

Rynkowi opakowań kosmetyków rośnie jednak za plecami silny konkurent. Nieco zapóźniony sektor produkcji opakowań spożywczych stosunkowo niedawno zaczął eksperymentować z PCR, ale już odnosi w tej materii pierwsze sukcesy. Szlaki przetarła amerykańska firma GENPAK, która w 2007 r. wprowadziła do obiegu pierwsze opakowania żywności z dodatkiem rPET dopuszczone do kontaktu z żywnością.

Dziś przedsiębiorstwo produkuje m.in. pojemniki do mikrofali, przezroczyste tacki oraz dekoracyjne opakowania wyrobów cukierniczych z 30-procentowym dodatkiem recyklatu PET. Jak samo szacuje, w ciągu roku przetwarza ok. 350 mln zużytych butelek po wodzie, a waga wszystkich wykorzystywanych przez nie odpadów konsumenckich sięga 4,8 mln ton rocznie.

Czytaj również:  Co czeka światową gospodarkę? [ANALIZA]

Sukces GENPAK przełamał swoiste tabu panujące dotąd w sektorze produkcji opakowań do kontaktu z żywnością i dał początek innym projektom, takim jak choćby kubki na zimne napoje z serii Blue Stripe, nakrywki na napoje gorące EcoLid oraz zestawy sztućców produkowane przez firmę Eco-Products.

Pierwszoligowcy

Szerokie wykorzystanie rPET na rynku opakowaniowym (pokrywające 46% całkowitego zapotrzebowania na ten surowiec) zapewnia mu silną pierwszą pozycję na liście najpowszechniej stosowanych tworzyw z odzysku. Jednak zakres jego zastosowań sięga dużo dalej: pozyskuje się z niego także wartościowy materiał m.in. do produkcji włókien wykorzystywanych w przemyśle odzieżowym. W procesie tym stosuje się specjalne maszyny tkackie, które przetwarzają płatki rPET w przędzę stosowaną m.in. w produkcji wytrzymałej odzieży zewnętrznej (kurtek, płaszczy), obuwia, plecaków czy kapeluszy. Recyklingowany PET jest także szeroko wykorzystywany w budownictwie: wykonuje się z niego m.in. taśmy samoprzylepne i materiały wykończeniowe (13% zapotrzebowania).

Na drugim miejscu pod względem popularności znalazł się rHDPE, czyli recyklingowany polietylen wysokiej gęstości. Jako termoplast tworzywo to można przetwarzać niemal bez końca bez znaczącej degradacji jego struktury. W efekcie recyklaty HDPE są powszechnie wykorzystywane m.in. do produkcji rur wodnych i kanalizacyjnych. Ale nie tylko: wytwarza się z nich także panele imitujące drewno, stoły, ławki, plandeki ciężarówek, kosze na śmieci i materiały biurowe (np. linijki, ekierki).

Listę najczęściej wykorzystywanych tworzyw z odzysku zamyka rPS. Trzeba jednak zaznaczyć, że jest on znacznie rzadziej poddawany recyklingowi, głównie ze względu na niski koszt tego materiału i wynikający stąd brak zachęt ekonomicznych do inwestowania w linie do jego recyklingu. Nawet jednak w formie nieprzetworzonej może stanowić użyteczny dodatek do wyrobów z oryginalnego polistyrenu, zwłaszcza w formie spienionej (EPS). Ścinki EPS można bowiem bez większych problemów łączyć z innymi piankami EPS, tworząc m.in. wartościowy surowiec do zastosowań budowlanych.

Odpady poprodukcyjne EPS są także wykorzystywane do produkcji wieszaków na ubrania, ławek parkowych, doniczek, zabawek, linijek, zszywaczy oraz ram obrazów. Co ciekawe, w Stanach Zjednoczonych rEPS jest także łączony z cementem i stosowany w produkcji szalunków traconych (ICF). Technologia ta, opracowana w latach 70. XX w. przez firmę Rastra, z czasem upowszechniła się w całych Stanach, dając początek trwałemu trendowi w budownictwie.

Bieg z przeszkodami

To jednak nie brak zachęt ekonomicznych, lecz bariery technologiczne są główną przyczyną ograniczonego wykorzystania recyklatów niektórych polimerów. Przykładem może być LDPE, do tej pory głównie poddawany spalaniu ze względu na brak efektywnej technologii jego recyklingu. Stan ten próbują zmienić naukowcy z Brazylii: w opublikowanym w ubiegłym roku w magazynie „Recykling” artykule przedstawiają oni eksperymentalną technologię produkcji wartościowego LDPE z dodatkiem rLDPE pozyskanego z prepregów transportowych.

Do tej pory zawarty w prepregach polietylen niskiej gęstości traktowany był jako odpad, nie przedstawiając większej wartości dla przetwórców. Teraz może się to zmienić: wytworzony w procesie wytłaczania kompozyt LDPE, rLDPE, MMT i kompatybilizatora nie tylko cechuje się dobrymi właściwościami mechanicznymi i wysoką odpornością termiczną, ale jest także relatywnie tani w recyklingu, a tym samym może z powodzeniem konkurować z czystym LDPE.

Czytaj również:  Lanxess podpisał umowę na dostawę zielonej energii

Inną przeszkodą na drodze do szerokiego wykorzystania tworzyw z odzysku są gorsze właściwości użytkowe recyklingowanego mechanicznie PCR. Choć w teorii surowiec ten pod względem cech fizykochemicznych nie powinien różnić się od materiału bazowego (odpadu), w praktyce wtórna plastyfikacja w standardowej wytłaczarce (bez filtracji i odgazowania recyklatu) może te właściwości znacznie pogorszyć. Stąd też część recyklerów oprócz recyklingu mechanicznego poddaje tworzywa także plastyfikacji, która umożliwia odfiltrowanie zanieczyszczeń, odgazowanie polimeru oraz przetworzenie go do formy gotowego do użycia granulatu.

Podstawowym elementem takiego układu plastyfikacji jest wytłaczarka wyposażona w układ odgazowywania i filtr zanieczyszczeń. Na jej końcu zamontowany jest granulator, który – wyposażony w zestaw wirujących ostrzy – odcina uplastycznione, tłoczone z maszyny tworzywo. Pocięty materiał wpada do wody, która chłodzi go i utwardza, a na koniec jest osuszany w wirówce i pakowany do worków.

Dwa w jednym

Plastyfikacja tworzywa stanowi także okazję do jego modyfikacji i uszlachetnienia, a tym samym zwiększenia jego wartości użytkowej w stosunku do polimeru bazowego (odpadu). Trend ten – powoli torujący sobie drogę na rynku tworzyw z odzysku – ma wielu zwolenników. Tzw. rekompandowanie pozwala bowiem nadać PCR określone właściwości dokładnie na tych samych zasadach jak w procesie uszlachetniania oryginalnych tworzyw.

Proces uszlachetniania można zrealizować zarówno na standardowej wytłaczarce uzupełnionej o dozownik grawimetryczny lub wolumetryczny umożliwiający precyzyjne dawkowanie dodatków, jak też z użyciem kompandera (wytłaczarki dwuślimakowej).

Jak podaje firma IPM, to drugie rozwiązanie ma tę zaletę, że umożliwia redukcję liczby etapów przetwarzania polimeru z dwóch (plastyfikacja i granulacja + plastyfikacja i uszlachetnianie), do jednego (plastyfikacja, uszlachetnianie i granulacja). A to przekłada się na szereg dalszych korzyści – zarówno natury ekonomicznej, jak i technologicznej. Pozwala bowiem znacznie skrócić czas i obniżyć koszty przetwarzania materiału w porównaniu z obróbką dwuetapową, a jednocześnie, niwelując konieczność wielokrotnego ogrzewania polimeru, sprzyja mniejszej degradacji jego struktury. Co więcej, umożliwia dokładne odgazowanie i wymieszanie materiału, przyczyniając się do poprawy ogólnej jakości recyklatu.

To, jakie dodatki zastosujemy w tym procesie, zależy głównie od zadanej charakterystyki recompoundu. Do wyboru mamy szeroki zestaw produktów – począwszy od spieniaczy i napełniaczy, przez plastyfikatory i opóźniacze palenia, po barwniki, pigmenty i modyfikatory właściwości powierzchni.

Znacznie skromniej przedstawia się na razie oferta masterbaczy do tworzyw z odzysku. Ponieważ tego typu przedmieszki bazują na matrycy polimerowej, która pod względem składu i struktury powinna odpowiadać wzbogacanemu tworzywu, masterbacze dedykowane PCR muszą również zawierać PCR. Producenci już pracują jednak nad wypełnieniem tej luki: Gabriel-Chemie wypuścił niedawno na rynek pierwsze masterbacze barwiące na bazie recyklingowanego PP, a teraz przygotowuje się do powtórzenia tej sztuki z rPET i rHDPE.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *