ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗΠΛΑΣΤΙΚΩΝgotsis/Alexandros_D._Gotsis/... · 2015-10-27 ·...

ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ

Αλέξανδρος Δ. ΓκότσηςΤομέας Μηχανικής – Γενικό τμήμαΠολυτεχνείο Κρήτηςτηλ. 7259; email: [email protected]

3 Ιανουαρίου, 2010

Ο ΚΥΚΛΟΣ ΖΩΗΣ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

Εισαγωγή 1

Εισαγωγή 2

Η θέση των πλαστικών στην κοινωνία

• Μικρότερο βάρος για ισοδύναμες ιδιότητες

• Χαμηλώτερη κατανάλωση ενέργειας για την παρασκευή τους και τη μορφοποί-ηση τους

• Η ανακύκλωση πλαστικών είναι δυνατή

π.χ. μέρη αυτοκινήτων, μπουκάλια από PET, μπουκάλια γάλακτος από PC

• Μετά από τον κύκλο ζωής τους τα πλαστικά μπορούν να καούν με ασφάλεια(μαζί με τα άλλα καύσιμα σκουπίδια) για επανάκτηση ενέργειας

Εισαγωγή 3

ΣΥΝΕΙΣΦΟΡΑ ΤΩΝΠΛΑΣΤΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ

Εισαγωγή 4

Εισαγωγή 5

ΠΛΑΣΤΙΚΑ

Εισαγωγή 6

Οικονομική σημασία των πλαστικών

1950 1970 1990Παγκόσμια παραγωγή 1.6 31 98Μtn/yrΠληθυσμός (δισ) 2530 3750 5400Κατανάλωση / κεφαλή 0.6 8.3 19kg/yr

Αύξηση περίπου 15% το χρόνο!

Εισαγωγή 7

ΠΛΑΣΤΙΚΑ

Εισαγωγή 8

Θερμοπλαστικά: εφαρμογές

• μεμβράνες, φίλμ

• σωλήνες

• προφίλ

• κανάλια

• πλαίσια παραθύρων

• κιβώτια, καφάσια συσκευασίας

• μέρη αυτοκινήτων

• δίσκοι, CD

• εξωτερικά (ηλεκτρονικών) συσκευών

• φιάλες

• κουτιά αναψυκτικών

• υφάσματα

• (δομικός) αφρός

• …

• …

Εισαγωγή 9

Θερμοσκλυρηνόμενα: εφαρμογές

• κουτιά ηλεκτρικών διακοπτών

• προστασία microchips

• μαχαιροπήρουνα

• πλοία

• μονωτικός αφρός

• κόλλες

• μέρη αυτοκινήτων

• μέρη αεροπλάνων

• …

• σαν μήτρα συνθέτων υλικών…

Εισαγωγή 10

Ελαστομερή: εφαρμογές

• λάστιχα αυτοκινήτων κ.λ.π.

• σόλες παπουτσιών

• φλάντζες, στεγανοποιητές

• στρώματα

• καλώδια

• σωλήνες

• μονωτικός αφρός

• ……

Εισαγωγή 11

Απαραίτητα σε πολλά προϊόντα

• Ελαφριά υλικά

• Συσκευασίες για τρόφιμα

• Μόνωση

Με 1.5 mm έξτρα πάχος μόνωσης σε ένα ψυγείο εξοικονομείται 17 φορές ηενέργεια που καταναλώθηκε να φτιαχτεί αυτή η μόνωση!

• Σωλήνες νερού / άρδευσης

• Ηλιακοί συσσωρευτές

• Τουρμπίνες ανεμογεννητριών

• Ιατρικά υλικά

Εισαγωγή 12

Γιατί ανακύκλωση πλαστικών;

• Πολύ μεγάλη ανάπτυξη της παραγωγής και της χρήσης πολυμερών υλικών

• Ανάπτυξη υλικών συσκευασίας και προϊόντων μιας χρήσης

• Τεράστιος όγκος στα απορρίμματα

• Χαμηλή βιοαποικοδομησιμότητα

• Αύξηση τιμής πρώτης ύλης (ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ)

• Ανάγκη εξοικονόμησης ενέργειας και μείωσης εκπομπών καυσαερίων

• Οδηγία ΕΕ (Land ll Directive 1999)

–Μείωση των βιοαποικοδομήσιμων δημοτικών αποβλήτων κατά 25% αυτώντου 1995 μέχρι το 2010, 50% μέχρι το 2017 και 65% μέχρι το 2020!

– Απαγόρευση της ταφής υγρών, εκρηκτικών ειδικών απορριμμάτων και ελα-στικών

Εισαγωγή 13

Στην Ευρώπη σε τόνους / year:

⇒ Στα αυτοκίνητα:

– 3.5×106 τόνοι πετρελαίου καταναλώνονται για να κατασκευασθούν τα «πλα-στικά» μέρη των αυτοκινήτων

– 12× 106 τόνοι πετρελαίου καυσίμου εξοικονομούνται λόγω μικρότερου βά-ρους αυτοκινήτων

– ή 12× 106 τόνοι CO2 λιγότερες εκπομπές

⇒ Στις συσκευασίες:

– το 42% των συνθετικών πολυμερών χρησιμοποιείται στις συσκευασίες

– για το 40 - 50 % όλων των προϊόντων που συσκευάζονται

– αλλά έχουν μόνο το 10% του βάρους όλων των συσκευασιών

– Pack more using less!

Εισαγωγή 14

Αειφόρος ανάπτυξη (Sustainability)

• Ανάπτυξηπου ικανοποιεί τις απαιτήσεις τουπαρόντος χω-

ρίς ναυπονομεύει την ικανότητα τωνμελλοντικώνγενεών

να ικανοποιήσουν τις δικές τους ανάγκες!

•• Ο βιομηχανικός σχεδιασμός των προϊόντων πρέπει να γίνεται λαμβάνοντας υπ'όψιν και τη δυνατοτήτα ανακύκλωσης του υλικού μετά το πέρας της χρησιμό-τητας του προϊόντος.

Εισαγωγή 15

Αειφόρος ανάπτυξη (Sustainability)

Μερικές θέσεις:

• Ταπροβλήματα τωνπλαστικώναπορριμμάτωνοφείλονται στηνανθρώπινηδρα-στηριότητα και υπάρχουν γιατί υπάρχει κατανάλωση

• Τα καταναλωτικά προϊόντα παρασκευάζονται κυρίως με μαζικές βιομηχανικέςμεθόδους

• Τα καταναλωτικά προϊόντα και η συσκευασία τους σχεδιάζονται από μηχανι-κούς

• Οι καταναλωτές δεν πρόκειται να αλλάξουν δραματικά τις συνήθειες τους

• Υπάρχει ένα περιβαλλοντικό κόστος για κάθε προϊόν και σε κάθε διεργασία πα-ραγωγής

Εισαγωγή 16

Στόχος των μηχανικών:

Σχεδιασμός, παραγωγή και διαχείριση όλου του κύκλου

ζωής τωνκαταναλωτικώνπροϊόντωναπόπλαστικόγια ελά-

χιστη περιβαλλοντική επιβάρυνση

Εισαγωγή 17

Kατά τοναρχικόσχεδιασμό ενός βιομηχανικούπροϊόντος καθο-ρίζονται:

• το 70% του τελικού κόστους

• το 70% της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης

• Ο σωστός σχεδιασμός είναι βασικός για την οικονομία και το περιβάλλον

• Ο σχεδιαστής πρέπει να σκέφτεται και για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις τουπροϊόντος κατά την παραγωγή, τη χρήση και τη απόρριψη του.

Εισαγωγή 18

Εισαγωγή 19

Για περιβαλλοντικά συνειδητό σχεδιασμό προϊόντων

• ΝομοθεσίαΚυρίως μέσωοδηγιών της ΕΕ που υιοθετούνται από την ελληνική νομοθεσία καιαφορούν:

– Περιορισμό στη χρήση πρώτων υλών

– Υποχρέωση επιστροφής παλαιών υλικών στον παραγωγό

• Οι αγοραστές

– Αρχίζει να γίνεται αποδεκτήανάμεσαστους καταναλωτέςη λογικήότι πρέπεινα πληρώνουμε περισσότερο για «οικολογικά» προϊόντα

– Βιομηχανικοί αγοραστές αρχίζουν να φοβούνται μελλοντικές περιβαλλοντι-κές επιβαρύνσεις (οικονομικές)

• «Οικολογικές» ετικέτεςΓίνονται όλο και πιο ανταγωνιστικές στην αγορά

Εισαγωγή 20

• Πιστοποίηση ISO 14000

• Παράπλευραοικονομικάοφέλη: τελικάμικρότεροκόστος υλικού, λιγότερηποι-κιλία υλικού, νέες τεχνολογίες για εξοικονόμηση ενέργειας, ανακύκλωση υλι-κού.

Εισαγωγή 21

Life Cycle Analysis (Ανάλυση κύκλου ζωής)

• Η LCA είναι μία αντικειμενική μελέτη για την εκτίμηση της περιβαλλοντικής επι-βάρυνσης που επιφέρει ένα προϊόν. Σε αυτήν ποσοτικοποιούμε την κατανά-λωση ενέργειας και υλικού και τις εκπομπές στο περιβάλλον κατά την διάρ-κεια ολόκληρης της παραγωγής και ζωής του προϊόντος, συμπεριλαμβάνονταςτην εξαγωγή και κατεργασία των πρώτων υλών, τη βιομηχανική παραγωγή τουπροϊόντος, τη μεταφορά και διανομή, τη χρήση του και τη συντήρησή του, τηνανακύκλωση του και την τελική απόρριψή του.

• Ο στόχος είναι να βρεθούν δυνατότητες για μειώσεις στην περιβαλλοντική επι-βάρυνση του προϊόντος /συσκευασίας.

Εισαγωγή 22

Εισαγωγή 23

Μείωση των πλαστικών σκουπιδιών!

• Ταπερισσότεραπλαστικάαπορρίμματαπροέρχονται από

συσκευασίες

• Αντικατάσταση ή ανακύκλωση;

• Ανάλυση κύκλου ζωής

Εισαγωγή 24

Απορρίμματα από πλαστικό

• Τα πλαστικά αποτελούν το 7 % του βάρους των απορριμμάτων που πάνε στιςχωματερές

• αλλά το 18% του όγκου!

• και έχουν πολύ χαμηλό ρυθμό αποικοδόμησης

• Ανάλογα με τις πηγές έχουμε:

– Στα οικιακά απορρίμματα:

* 4% κ.β. στο σύνολο των στερεών δημοτικών απορριμμάτων (ΣΔΑ)

* Κυρίως από συσκευασίες και λιγότερο από σπασμένα σκεύη

* Ακάθαρτα: ανακατωμένα με σκόνη, υγρά, και μη πλαστικά υλικά

* Κυρίως PE, PP, PS, PVC

* Σε διάφορες μορφές

Εισαγωγή 25

– Εμπορικά

* Από καταστήματα, γραφεία και σχολεία

* Συσκευασίες

* Ανάκατα με χαρτί και ξύλο και οικιακά απορρίμματα

* LDPE, άλλα PE, διογκ. PS

– Βιομηχανικά

* Απόβλητα παραγωγής πλαστικών προϊόντων

* Υπολείμματα μορφοποίησης

* Σκάρτο

* Απορρίμματα εργαστηρίων

Εισαγωγή 26

– Κατασκευαστικά (Οικοδομής)

* Συσκευασίες

* Από ηλεκτρικές εφαρμογές (καλώδια κ.λπ.)

* Σωλήνες, πατώματα, ταπετσαρίες

* Φύλλα κάλυψης θερμοκηπίων

– Ειδικά απορρίμματα

* Από νοσοκομεία

* ειδικές βιομηχανίες

Εισαγωγή 27

Πλαστικά απορρίμματα -- Μερικά στοιχεία

• Τα περισσότερα πλαστικά απορρίμματα καταλήγουν στη χωματερή/ΧΥΤΑ

• Από 300.000 τόνους πλαστικό που καταναλώνονται το χρόνο, το 50% καταλή-γουν ως απορρίμματα μέσα σε ένα χρόνο

• Το 90% των πλαστικών απορριμμάτων είναι θερμοπλαστικά (HDPE, LDPE, PP,PS κλ.π.)

• Τα υλικά συσκευασίας είναι το 30% των αστικών απορριμμάτων

• Ταπλαστικάσυσκευασίας αποτελούν το 13% (κ.β.) των υλικώνσυσκευασίας καιτο 3.9% των αστικών απορριμμάτων

Εισαγωγή 28

Εισαγωγή 29

• Τα πλαστικά αποτελούν το 7 % του βάρους των απορριμμάτων που πάνε στιςχωματερές

• αλλά το 18% του όγκου!

Εισαγωγή 30

• Η ολική συμμετοχή των πλαστικών στα Στερεά Δημοτικά Απορρίμματα παρα-μένει (σταθερή (7 - 8%) αλλά αυξάνει ο αριθμός των ειδών τους.

• Πρόβλημα παραμένει ο όγκος των πλαστικών απορριμμάτων

• Ο όγκος των απορριμμάτων μπορεί να μειωθεί με συμπίεση

• Πρόβλημα παραμένει με τα διεσπαρμένα απορρίμματα

«Σκουπίδια» στον δρόμο, σε χαράδρες αλλά και παράνομες χωματερές

Εισαγωγή 31

Πλαστική συσκευασία και περιβάλλον

• Ηπλαστικήσυσκευασία κατηγορείταικακώςωςσημαντικός παράγωνπεριβαλ-λοντικής υποβάθμισης:

• Δεν υπολογίζονται τα οφέλη αυτών των υλικών για το περιβάλλον

Η αλλαγή των συσκευασιών με εναλλακτικά προϊόντα θα στοίχιζε:

• 404 % παραπάνω βάρος απορριμμάτων

• 201 % αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας για την κατασκευή τους

• 212 % αύξηση στο κόστος

• Kαι δεν συνυπολογίζονται οι παράπλευρες απώλειες της σπατάλησης των πη-γών των εναλλακτικών υλικών (δένδρα, νερό άρδευσης κλ.π.)

Εισαγωγή 32

Πλαστική συσκευασία και περιβάλλον

• Η συσκευασία χρησιμοποιείται ως περιέκτης και ως προστασία (π.χ. για τα τρό-φιμα)

⇒ Η ποσότητα της πλαστικής συσκευασίας στα ΣΔΑ είναι αντιστρόφως ανάλογημε τα απορριπτόμενα τρόφιμα

• Πρέπει να υπολογίζουμε την ενέργεια που καταναλώνεται για την κατασκευήκαι χρήση της συσκευασίας

– Η κατανάλωση ενέργειας για να κατασκευασθεί ένα πολυμερές υλικό συ-σκευασίας είναι πολύ μικρότερη από π.χ. γυαλί ή μέταλλο.

– Η κατανάλωση ενέργειας για τη μορφοποίηση του πλαστικού είναι πολύ μι-κρότερη από ό,τι χρειάζεται π.χ. το γυαλί ή το μέταλλο.

– Το ελαφρύτερο βάρος της συσκευασίας (για ίδιο περιεχόμενο) μειώνει τηνκατανάλωση ενέργειας κατά την διανομή του προϊόντος

Εισαγωγή 33

Πίνακας 1: Ενεργειακές απαιτήσεις για την κατασκευή περιεκτών αναψυκτικού

Περιέκτης MJ/l αναψυκτ.Γυάλινος, μη επιστρεφόμενος

280 ml 35.41000 ml 23.1

Αλουμινένιος, 280 ml 31.3Από PET, 1500 ml 16.9

• Η μετακαναλωτική αξία του πλαστικού υλικού συσκευασίας είναι η ικανότητατου να ανακυκλωθεί ή η ενέργεια που θα πάρουμε με την καύση του σαν καύ-σιμο

Εισαγωγή 34

Κατανάλωσηενέργειας/πετρελαίουγιατιςσυσκευασίεςαπόπλα-στικό υλικό

Εισαγωγή 35

Η χρήση πλαστικού στην συσκευασία μειώνει το όγκο που καταλαμβάνει η ίδιαη συσκευασία καθώς και το βάρος της. Και τα δύο είναι σημαντικά για το (ενερ-γειακό) κόστος των μεταφορών των προϊόντων.

Εισαγωγή 36

Μείωση του ποσού των πλαστικών απορριμμάτων

• Μείωση του χρησιμοποιούμενου υλικού (source reduction)Εξοικονόμηση υλικού με την βελτιστοποίηση του σχεδιασμού ή των ιδιοτήτωντου υλικού της συσκευασίας

• Ανακύκλωση των απορριμμάτωνΕπαναχρησιμοποίηση του υλικού μετά από ανα-επεξεργασία μικρού ή μεγάλουβαθμού:Πρωτογενής, δευτερογενής και τριτογενής ανακύκλωση

• Κλιβανισμός (incineration)Κυρίως καύση για ανάκτηση ενέργειας

• Υγειονομική ταφήΌταν δεν μπορεί να γίνει τίποτα άλλο. Κακή λύση γιατί ακόμα και βιοαποικοδο-μήσιμα πολυμερή δεν βιοαποικοδομούνται τόσο γρήγορα!

Εισαγωγή 37

Τεχνολογία Ανακύκλωσης πλαστικών

• Στόχοι της ανακύκλωσης

– Να διασώσει τα αποθέματα ενέργειας και υλικών

– Να ελαττώσει το ποσό των ΣΔΑ

– Να μειώσει τη ρύπανση

– Να αξιοποιήσει πλήρως το οικονομικό δυναμικό των υλικών

– Οικονομικό κέρδος

Εισαγωγή 38

Δυνατότητες ανακύκλωσης ΣΔΑ

• Συμπεριφορά των μελών της κοινωνίας

• Τεχνικές δυνατότητες (ύπαρξη τεχνολογίας) ανακύκλωσης

• Κόστος και πιθανό οικονομικό κέρδος

• Ύπαρξη εφαρμογής (χρήσης) και αγοράς για το ανακυκλωμένο υλικό

• Θέληση από την πλευρά της πολιτικής ηγεσίας

Πρακτικά θέματα ανακύκλωσης

• Ανάπτυξη μεθόδων συλλογής

• Ανάπτυξη κατάλληλης τεχνολογίας / μεθόδων

• Ανάπτυξη αγορών για το προϊόν της βιομηχανίας ανακύκλωσης

• Δημιουργία προτύπων για έλεγχο ποιότητας

Εισαγωγή 39

Τύποι ομάδων ανακυκλώσιμων πλαστικών

• Ρεύμαμηαναμεμειγμένων ειδώνπλαστικού (producer, home scrap) πουμπορείνα επανεισαχθεί κατ' ευθείαν στην παραγωγή

• Ρεύμα ανάμεικτων πλαστικών με γνωστή σύσταση και ελεύθερο προσμίξεων(commingled scrap).

• Ρεύμα συλλεχθέντων οικιακών και βιομηχανικών απορριμμάτων (μείγμα) πουπεριέχουν και μη πλαστικές προσμίξεις (post-comsumer scrap - π.χ. μετακατα-ναλωτικά απορρίμματα νοικοκυριών)

Εισαγωγή 40

Κατηγορίες ανακύκλωσης (ASTMD-5033-90)

• Πρωτογενής, ή εσωτερική ή ανακύκλωση κλειστού βρόγχουΑνατροφοδότησητουσκάρτουπαραγωγήςστις μονάδες για τηνπαραγωγήπρο-ϊόντων εφάμιλλων με τα υπόλοιπα.

• Δευτερογενής, ή μετά τη χρήση ή φυσική-μηχανική ανακύκλωσηΜετατροπή των μετακαταναλωτικών πλαστικών (post-consumer scrap) με κά-ποια (φυσική) επεξεργασία σε προϊόντα που θα πουληθούν για κάποιες εφαρ-μογές. Το scrap μπορεί να έχει διαχωρισθεί στα συστατικά του ή όχι!

• Τριτογενής, ή χημική ανακύκλωση για ανάκτηση πρώτων υλώνΔιεργασίες που διασπούν τα μετακαταναλωτικά πολυμερή στα μονομερή τους.Παραγωγή χημικών ή καυσίμων

• Τεταρτογενής ή θερμική ανακύκλωση με ανάκτηση ενέργειας(Ελεγχόμενη) καύσητωνμετακαταναλωτικώνπολυμερών (σανκαύσιμο) γιαανά-κτηση της θερμικής τους ενέργειας.

Εισαγωγή 41

Πρωτογενής ανακύκλωσηΑνακύκλωση/ανατροφοδότηση ελαττωματικών προϊόντων, τεμαχιδίων και υπο-λειμμάτων παραγωγής κατ' ευθείαν στη μονάδα μορφοποίησης.

Ανακύκλωση ελαττωματικών προϊόντων

• Τα ελαττωματικά προϊόντα (8 - 9 % της παραγωγής) μπορεί να έχουν ελαττώ-ματα στη σύνθεση ή στη μορφή τους

• Αν το ελάττωμα είναι στη μορφή, ή πρόκειται για τεμαχίδια, τότε το προϊόν τε-μαχίζεται και ανατροφοδοτείται στην μηχανή μορφοποίησης μαζί με το παρ-θένο πολυμερές

Προσοχή σε επανειλημμένες θερμάνσεις: μπορούν να προκαλέσουν θερμικήαποσύνθεση και να μειωθούν οι μηχανικές ιδιότητες του υλικού.

Πρωτογενής ανακύκλωση 42

• Αν το ελάττωμα είναι στη σύνθεση, τότε χρησιμοποιούνται τεχνικές ανακύκλω-σης ανάμεικτων πλαστικών.

Συνήθως παράγονται προϊόντα με υποδεέστερες μηχανικές ιδιότητες, π.χ. Συν-θετικό Ξύλο, πάσσαλοι κ.λπ.

Πρωτογενής ανακύκλωση 43

Δευτερογενής ανακύκλωση

Εδώ πρέπει να ξεχωρίσουμε τα πλαστικά προς ανακύκλωση σε δύο κατηγορίες:

• Πλαστικά απορρίμματα νοικοκυριών

• Άλλα πλαστικά απορρίμματα

– ΒιομηχανιώνΑυτοκινήτων, ηλεκτρικών ειδών, επίπλων, οικοδομικώνυλικών, κατασκευών,μεταφορών.

– Γραφείων, σχολείων

– Αγροτικών μονάδων (θερμοκήπια)

– Νοσοκομείων

Δευτερογενής ανακύκλωση 44

Πλαστικά απορρίμματα νοικοκυριών

• Κυρίως συσκευασίες

– Πλαστικά φιλμ, σακούλες, περιτυλίγματα

–Μπουκάλια, πώματα, δοχεία τροφών

• και παλιά (σπασμένα) πλαστικά αντικείμενα

• Προβλήματα:

– Πολλά διαφορετικά είδη πλαστικού

– Λερωμένα με φαγητά, σαπούνια, προσμίξεις, χώμα


• Επιλογή μιας λύσης:

– Καθαρισμός, διαχωρισμός και ανακύκλωσηΠαραγωγή ανακυκλωμένου υλικού με ποιότητα κοντά σε αυτή του παρθέ-νου

– Ανακύκλωσηανάμεικτωνπλαστικώναπορριμμάτων (commingledplasticwaste)

* Συνήθως προϊόντα με χαμηλότερες μηχανικές ιδιότητες

* Έρευνα στις διεργασίες ανάμιξης για βελτιωμένες ιδιότητες του μίγματος


Δευτερογενήςανακύκλωσηοικιακώνπλαστικώναπορριμμάτων

• Συλλογή / Διαλογή στην πηγή

• ⇒ Διαχωρισμός / Καθαρισμός

• ⇒ Κατεργασία

• ⇒ Εφαρμογές /πώληση


Συλλογή / Διαλογή στην πηγή

• Απαιτείται συνεργασία:ΚΡΑΤΟΥΣ - ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΩΝ - ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ

• ΚΡΑΤΌΣ

– Ο φορέας που θα θεσπίσει την αναγκαία νομοθεσία

– Αναγκάσει τη βιομηχανία να ανακυκλώνει μέρος της παραγωγής της

– Δώσει στους καταναλωτές κίνητρα για ανακύκλωση

– Ενημερώσει τους καταναλωτές στον τρόπο λειτουργίας του συστήματος


• ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ

– Συμμόρφωση με τη νομοθεσία

– Ανάπτυξη/εφαρμογή τεχνολογίας γιαοικονομικάσυμφέρουσαανακύκλωση

• Καταναλωτές

– Συνειδητοποίηση της ανάγκης ανακύκλωσης

– Εφαρμογή των κανόνων λειτουργίας της ανακύκλωσης


Σύστημα Συλλογής/Διαλογής στην Πηγή

• Ενημέρωση των καταναλωτών

• Κωδικοποίηση των διαφορετικών υλικών συ-σκευασίας

1 Πολυαιθυλενικός τερεφθαλικός εστέρας (PET)

2 Πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE)

3 Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC)

4 Πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας (LDPE)

5 Πολυπροπυλένιο (PP)

6 Πολυστυρένιο (PS)

7 Όλα τα άλλα


Κωδικοί ανακύκλωσης πλαστικών

Αριθ. Πλαστικό % όλων Εφαρμογές1 Πολυαιθυλενικός

τερεφθαλικόςεστέρας (PET)

20 - 30 % μπουκάλια αναψυκτικών, νερού, συ-σκευασίες μπισκότων και φαγητού

2 Πολυαιθυλένιουψηλής πυκνότη-τας (HDPE)

40 - 50 % δοχεία αναψυκτικών, υγρών απορρυ-παντικών, καθαριστικών, σαμπουάν.Κουτιά παγωτού, μαργαρίνης, δοχείαλαδιού

3 Πολυβινυλοχλωρίδιο(PVC)

5 - 6% συνθετικό δέρμα, σωλήνες αποχέτυσης

4 Πολυαιθυλένιο χα-μηλής πυκνότητας(LDPE)

5 - 10 % μαλακά μπουκάλια (μουστάρδας,) καλ-λυντικών


Κωδικοί ανακύκλωσης πλαστικών

Αριθ. Πλαστικό % όλων Εφαρμογές5 Πολυπροπυλένιο

(PP)5 - 10% κεσεδάκια μαργαρίνης, γιαουρτιου,

τροφίμων, καπάκια μπουκαλιών6 Πολυστυρένιο (PS) 5 - 10% (αφρώδη) ποτηράκια καφέ, δίσκοι κρε-

άτων, συσκευασίες αυγών, fast-food7 Όλα τα άλλα 5 - 10% διάφορα μπουκάλια, καταναλωτικά

προΐόντα


• Στρατηγική για τη συλλογή: διαχωρισμός των πλαστικών από τα άλλα ανακυ-κλούμενα απορρίμματα

– Διαχωρισμός από τον καταναλωτή

– Διαχωρισμός μετά την συλλογή

• Μέσα προ-συλλογής

– Σάκοι κωδικοποιημένοι με χρώματα

– Ατομικοί κάδοι

– Κοινοί μεγάλοι κάδοι

• Μέσα μεταφοράς

Οχήματα με μηχανισμό για την εκκένωση των κάδων


Συλλογή και διαχωρισμός από τον καταναλωτή

• Διαχωρισμός και κατά είδη πλαστικού (bring schemes)

–Μεταφορά από τον καταναλωτή σε κοινούς κάδους

* (Κυρίως για μπουκάλια PET)

* Διαφορετικοί κοινοί κάδοι ή κελιά με δίχτυ για κάθε είδος

– Το κόστος περιλαμβάνει την αγορά των κάδων, το ενοίκιο του χώρου, τηναγορά των απορριμματοφόρων, τη λειτουργία των οχημάτων και το κόστοςτης εγκατάστασης αποθήκευσης μέχρι πώλησης.

• Διαχωρισμός μόνο μεταξύ ανακυκλώσιμων και μη υλικών

– Διαχωρισμός στο σπίτι

* Παροχή από τον δήμο δύο ατομικών κάδων:Ένας για ανακυκλώσιμα και ένας για μη ανακυκλώσιμα απορρίμματα


* Ή πλαστικές σακούλες με διαφορετικά χρώματα

* Συλλογή των απορριμμάτων (σε διαφορετικές μέρες)

* Ή τοποθέτηση από τους καταναλωτές σε ειδικούς κοινούς κάδους

* Μεταφοράσεαπορριμματοφόραμεδύοδιαμερίσματαήσεδιαφορετικέςημέρες.

* Διαχωρισμός σε πλαστικά και μη στο κέντρο περισυλλογής

• Ειδικά για συλλογή μπουκαλιών νερού κ.λπ. από PET:

– Πρέπει να αποφεύγεται η πρόσμιξη τους με άλλα πλαστικά από συσκευασίες

– Είναι γενικά καθαρά από φαγητά

– Δεν πρέπει να ανακατεύονται με μπουκάλια από φυτοφάρμακα κ. α.

– Καλό είναι να ξεπλένονται πριν απορριφθούν

– Να ξεχωρίζονται κατά χρώματα

– Να συνθλίβονται πριν την απόρριψη (όγκος!)


– Να αφαιρούνται τα καπάκια και οι ετικέτες

• Συλλογή των μπουκαλιών από τα καταστήματα πώλησης, όπως και τα γυάλιναμπουκάλια

Διαχωρισμός / Καθαρισμός• Αν είναι μόνο πλαστικά:

– Λεπτομερής διαχωρισμός σε είδη πλαστικού

– Έλεγχος για μη ανακυκλώσιμα

• Αν περιέχουν γενικά ανακυκλώσιμα υλικά:

1. Διαχωρισμός πλαστικών από τα υπόλοιπα

2. Διαχωρισμός κατά είδη πλαστικού

• Το ρεύμα ενός είδους πλαστικού συμπιέζεται σε δεμάτια


• Μετά καθαρίζεται σε εγκαταστάσεις καθαρισμού και αλέθεται

• Απομακρύνονται οι προσμίξεις

• Πλύσιμο

• Έλεγχος και πώληση για ανακύκλωση

• Το ρεύμα που περιέχει πολλά είδη πλαστικού συμπιέζεται σε δεμάτια

• Μετά καθαρίζεται σε εγκαταστάσεις καθαρισμού

• Προκαταρκτικός διαχωρισμός και άλεση

• Απομακρύνονται οι προσμίξεις

• Πλύσιμο

• Έλεγχος και πώληση για ανακύκλωση


Είδη διαχωρισμού

• Μακρο-διαχωρισμοί

– ΧειρωνακτικόςΜε οπτική αναγνώριση των ειδών: διαφανή, αδιαφανές. Με τους κωδικούς.

Ακριβή μέθοδος και μη ακριβής.

• Μηχανικός

–Με βάση την πυκνότητα

– Στο νερό

* Μερικά πλαστικά επιπλέουν στο νερό. Άλλα όχι.

* PVC, PS, PET καταβυθίζονται. Οι πολυολεφίνες επιπλέουν.

– Σε υπερκρίσιμα ρευστά (CO2/SF6)


* Χαμηλό ιξώδες

* Μικρή διαλυτότητα

* Υψηλή τάση ατμών

* Μη τοξικοί διαλύτες, εύκολη ανάκτηση

– Βαλιστικός(από τις διαφορές του μέτρου ελαστικότητας)

• Ηλεκτρομαγνητικός

– Ανίχνευση πολικών ομάδων (π.χ. Cl) με ακτίνες Χ.

Πολικά μόρια φθορίζουν όταν δεχτούν ακτίνες Χ (μετατόπιση της συχνότη-τας του ανακλώμενου φωτός). Μικρή ικανότητα διαχωρισμού σε μίγματα μεπολλά συστατικά που μπορεί να περιέχουν Cl.

• Με φασματοσκοπία NIR (Near Infra Red)


Το κάθε πολυμερές έχει χαρακτηριστικό φάσμα υπέρυθρου. Με την ανάλυση(on line) του φάσματος μπορεί να γίνει η αναγνώριση των συστατικών και οδιαχωρισμός τους. Μόνο για αργά ρεύματα (ξεχωριστά αντικείμενα).

π.χ. για PC και ABS (που έχουν πολύ διαφορετικά φάσματα!)

• Φασματοσκοπία μάζας

• Ηλεκτροστατικός διαχωρισμός

• Με θέρμανση γύρω από το σημείο υαλώδους μετάπτωσης


Μείωση μεγέθους

• Διευκολύνει τη μεταφορά και ομοιογένεια της τροφοδοσίας

• Μείωση όγκου υλικού

• Τεμαχισμός

• Κοκκοποίηση

• Κονιορτοποίηση

• Σύνθλιψη

• Συνήθως πολλαπλά στάδια

• Μπορεί να διαχωρίσει και άλλα υλικά


Τεχνικές τεμαχισμού (shredders)

• Μηχανήματα με δίσκους τεμαχισμού

2 - 4 αντι-στρέφομενοι δίσκοι⇒ νιφάδες50 mm

• Κοκκοποιητές (περιδινούμενα μηχανή-ματα με μαχαίρια)

Συνήθως για βιομηχανικό scrap.


Τεχνικές συσσωμάτωσης (agglomerators/densi cators)

• Για να διευκολυνθεί η μεταφορά / τροφοδοσία

• Χρησιμοποιούμε την τριβή ανάμεσα στα τεμαχίδια για να αυξήσουμε τη θερ-μοκρασία και να μαλακώσουν.

Δεν πρέπει να φθάσει τη θερμοκρασία τήξης!

Πλεονεκτήματα

– μείωση αποθηκευτικού χώρου

– οικονομική μεταφορά μεγάλου όγκου

– ιδιότητες ροής

– ευκολότερη μέτρηση ροής τροφοδοσίας

– απουσία σκόνης


• Με δίσκους συσσωμάτωσης

τοποθετημένοι έτσι ώστε να μειώνεται το διάκενο μεταξύ τους από το κέντροτους προς το την άκρη τους.

Ελικοειδής εξώθηση από το κέντρο προς την περίμετρο με αυξανόμενη συμπί-εση. Δημιουργούνται ίνες που κόβονται στη συνέχεια σε πελλέτες.

• Συσσωμάτωση με συμπίεση

Συμπίεση με εξώθηση σε σταθερές πελλέτες μέσα από μήτρες εκβολής. Συνε-χής.

• Συσσωμάτωση με ανάδευση

Γρήγορη ανάδευση που δημιουργεί ενέργεια από την τριβή και μαλάκωμα τουπλαστικού.


Τεχνικές κονιορτοποίησης

• Για τη μετατροπή σε λεπτή σκόνη (άριστα χαρακτηριστικά ροής)• υψηλή πυκνότητα• στενή κατανομή μεγεθών• ομοιογενής σύσταση• Μύλοι κονιορτοποίησηςΕύκοληδιεργασία: μεγάληδιαφοράστησκληρότητα τουμεταλλικούυλικού τηςμηχανής και του πλαστικού. Πρόβλημα η παραγωγή θερμότητας που επιβάλλειτην ψύξη της (κρυογενική)!

• Κονιορτοποίηση με δίσκους• Εξώθηση σε στερεά κατάσταση με διάτμηση (solid state shear extrusion). Ειδι-κοί εκβολείς διδύμων κοχλιών

• Σφυρόμυλοι

• Κρυογενική κονιορτοποίηση


Μικρο-διαχωρισμοί

• Με βάση διαφορέςστην πυκνότητα

– Υδροκυκλώνας

–Με καταβύθιση

–Με ρεύμα αέρα


• Με αφρισμό

Όταν έχουν κοντινές πυκνότητες. Χρήση κατάλληλης επιφανειακά ενεργής ου-σίας

• Συνήθως μαζί με πλύσιμο (σε ζεστό νερό και σαπούνι)

Μοριακός διαχωρισμός

• Με διάλυση σε επιλεκτικούς διαλύτες

• Πολύ ακριβή μέθοδος γιατί χρειάζεται ανάκτηση του διαλύτη.


Έλεγχος καθαρότητας

• Άλλα πλαστικά

• Χαρτί

• Αλουμίνιο και άλλα μέταλλα

• Ξύλο ή γυαλί

• Μικρόβια και τοξίνες

• Κόλλες

• Υγρασία

• Μοριακό βάρος / αποσύνθεση


Δευτερογενής ανακύκλωση πλαστικών

• Για την προκαταρκτική μορφοποίηση του ανακυκλωμένου πλαστικού σε πελ-λέτες χρησιμοποιείται εκβολέας μονού κοχλία

• Πρόσθετα είναι:

– Σταθεροποιητές διεργασίας: Αντιοξειδωτικά

– Σταθεροποιητές χρήσης: σταθεροποιητές UV, σταθεροποιητές χρώματος

– Πιθανά: Τροποποιητές για χημικήδιακλάδωση -αύξηση/αναδόμησητουμο-ριακού βάρους (π.χ. στο PET)


Εκβολέας μονού κοχλία


Χαρακτηρισμός ποιότητας

• Μέτρο ελαστικότητας και αντοχή σε εφελκυσμό

• Μέγιστη επιμήκυνση

• Μέτρο κάμψης

• Ανθεκτικότητα σε κρούση (impact strength)

• Μέγιστη θερμοκρασία χρήσης (HDT)

• Δείκτης ιξώδους (Melt Flow Index)


Ρύθμιση ιδιοτήτων

• Ανθεκτικότητα (με προσθήκη σωματιδίων ελαστομερών ή ινών)

• Το ιξώδες (με ανάμιξη ιδίων πολυμερών με χαμηλότερο μοριακό βάρος ή προ-σθήκη πλαστικοποιητή)

• Σκληρότητα (με προσθήκη πλαστικοποιητή)

• Χημική τροποποίηση για ανάκτηση μοριακού βάρους (reactive extrusion)


Παράδειγμα:προβλήματα με την ανακύκλωση του PET από μπουκάλια

• Τα μπουκάλια PET είναι η πιο επιτυχής ιστορία ανακύκλωσης πλαστικών

• Γενικά καθαρό ανακυκλωμένο υλικό χωρίς προσμίξεις

• Πρόβλημα: η πιθανότητα αποσύνθεσης (degradation) του PET από τις πολλέςαναθερμάνσεις

– Υδρολυτική και θερμική διάσπαση⇒ μείωση του μοριακού του βάρους.

– Ότανπέφτει τομοριακόβάροςμειώνεται το ιξώδεςκαι ηαντοχήεφελκυσμού

–Μπορούν να δημιουργηθούν κυκλικά ολιγομερή που αλλάζουν τις επιφα-νειακές του ιδιότητες

– Αλλάζει (αυξάνει) η κρυσταλλικότητα⇒ ελαττώνεται η διαφάνεια

– Κιτρίνισμα


• Λύσεις για το ανακυκλωμένο, χαμηλότερης ποιότητας PET από μπουκάλια:

– Χρήση του σε εφαρμογές, όπου το χαμηλότερο μοριακό βάρος και η υψηλό-τερη κρυσταλλικότητα είναι ανεκτά ή και επιθυμητά

Π.χ. σε υφάσματα eece ή ίνες για ρούχα, χαλιά, μονωτικά υπνόσακων:

Για κάθε ζακέτα eece από ανακυκλωμένο PET χρησιμοποιούνται 25 ανακυ-κλωμένα μπουκάλια

– Συν-έγχυση με παρθένο PET για συσκευασίες

– Χημική τροποποίηση (reactive extrusion) για ανάκτηση μοριακού βάρους


Ανακεφαλαίωση δευτερογενούς ανακύκλωσης πλαστικών πουμπορούν να διαχωρισθούν από τα υπόλοιπα απορρίμματα

• Συλλογή από καταναλωτές

• Διαχωρισμός

• Καθαρισμός

• Ξαναλειώσιμο

• Μορφοποίηση νέου προϊόντος

• Αν δεν μπορεί να γίνει ο διαχωρισμός:

– Ανακύκλωση αναμεμιγμένων πλαστικών

Πλαστικό Ξύλο 76

Τεχνολογία ανακύκλωσης ανάμικτων πλαστικών

• Όταν τα συστατικά είναι πολλά ο διαχωρισμός είναι ασύμφορος

• Όταν τα εύκολα ανακυκλώσιμα έχουν διαλεχθεί

• Τότε το (απομένον) μίγμα ανακυκλώνεται ως υλικό για «πλαστικό ξύλο» ή υπο-κατάστατο / γόμωση τσιμέντου

• Συνήθωςμίγματα (όχι καλάκαθαρισμένα) απόPVC, PET, HDPE, LDPE, PS, PP, λίγαθερμοσκληρυνόμενα και σκάρτο παραγωγής


Πλαστικό ξύλο

• Από ανάμικτα πλαστικά

• Από ένα μόνο είδος πλαστικού

• Ενισχυμένο με τροποποιητές ή άλλη ενίσχυση



• Δεν έχει κυτταρινική υφή: λιγότερο ανισότροπο

• Δεν βγάζει ακίδες

• Μικρή επιφανειακή ενέργεια: δεν βάφεται, παραμένει «καθαρό»

• Μη υγροσκοπικό

• Ανθεκτικό σε βανδαλισμούς

• Δεν έχει αυστηρές απαιτήσεις πρώτης ύλης

• Μπορεί να ανακυκλωθεί πολλές φορές

• ΔΕΝ ΧΡΕΙΑΖΕΤΑΙ ΝΑ ΚΟΠΟΥΝ ΔΕΝΤΡΑ



• Χαμηλότερο μέτρο ελαστικότητας

• Μεγαλύτερο βάρος (4x) για ισοδύναμες μηχανικές ιδιότητες

• Μικρότερη αντοχή σε φθορά (τριβή)

• Μεγαλύτερος ερπυσμός

• Μικρότερηπρόσφυσησεκαρφιάκαι μεταλλικούςσυνδέσμους (χρησιμοποιούμεβίδες!)

• Μικρότερο συντελεστή τριβής (όταν βρέχεται)

• Υψηλό κόστος (λόγω ανακύκλωσης)

• Ευαίσθητα στις θερμοκρασιακές μεταβολές

• Χαμηλότερη αισθητική


Βελτίωση ιδιοτήτων

• Συμβατοποιητές

• Σφαιρίδια ελαστομερούς

• Κοντές ίνες


Η ιδέα: από το μίγμα στο σύνθετο υλικό

Αρχική κατάστ.: μετασταθής

Τελική κατάστ.: ισορροπία

Τοπικά: διαβροχή ινών

Μέσα στη μήτρα πολυαιθυλενίου σχηματί-ζεται ένα δίκτυο από τις ίνες ενωμένες μέσωτου PA6. Αυτό εξαρτάται από:τις διεπιφανειακές τάσεις και τα ιξώδη,και την ιδιαιτερότητα της διεργασίας:θερμοκρασία, RPM, γεωμετρία αναμείκτη


Η διεργασία για την παρασκευή τριτογενών συνθέτων υλικών

• σύγχρονη ανάμιξη των συστατικών σε εκβολέαδιδύμων κοχλιών

• θερμοκρασία ανάμιξης: T=240 °C

• ταχύτητα περιστροφής (20, 100, 150 rpm)


Τριτογενής ανακύκλωση

• Χημική

– Σπάσιμο των πολυμερών (αποπολυμερισμός) σε μονομερή με χημικές αντι-δρασεις

– Καθαρισμός των μονομερών

– Επαναπολυμερισμός

– Κυρίως για πολυμερή που παράγονται με πολυμερισμό συμπύκνωσης (πο-λυεστέρες, πολυαμίδια, πολυουρεθάνες)

• Θερμική

– Αποπολυμερισμός με πυρόλυση ή καταλυτική πυρόλυση

– Λαμβάνονται πετροχημικά προϊόντα

Τριτογενής Ανακύκλωση 87

Χημική ανακύκλωση πλαστικών

• Πρέπει να προηγηθεί διαχωρισμός και άλεσμα

• Αντιστροφή της αντίδρασης πολυμερισμού με μετατόπιση της θέσης ισορρο-πίας της⇒ μονομερή

• Κύριες αντιδράσεις είναι:

–Μεθανόλυση

– Υδρόλυση

– Γλυκόλυση

• Επαναπολυμερισμός των μονομερών

• Το νέο πολυμερές είναι ισοδύναμο με το παρθένο!

• Ακριβή μέθοδος


Τριτογενής ανακύκλωση PET

• Υδρόλυση PET

Προϊόντα: Τερεφθαλικό οξύ + Αιθυλενογλυκόλη. Μπορεί να ξαναπολυμε-ρισθούν προς νέο PET.

• Μεθανόλυση PET

Διάφορα προϊόντα. Η γλυκόλη μπορεί να πωληθεί σαν ψυκτικό αυτοκι-νήτων. Τα προϊόντα μπορούν να ξανα-πολυμερισθούν (με συμπύκνωση) προςκαινούργιο PET

• Γλυκόλυση PET

Προϊόντα:

– ενώσεις της γλυκόλης με τερεφθαλικό οξύ και αιθανογλυκόλη (από τη διά-σπαση του PET)

– αιθανογλυκόλη


Πλεονεκτήματα - μειονεκτήματα

• Οι διεργασίες γλυκόλυσης ενσωματώνονται εύκολα σε συμβατικές μονάδες πα-ραγωγής PET

• Οι διεργασίες μεθανόλυσης είναι πιο ανεκτικές σε καθαρότητα τροφοδοσίας

• Ο τερεφθαλικός διμεθυλεστέρας (DMT) και η αιθυλενογλυκόλη που παράγεταιαπό τη μεθανόλυση PET είναι εύκολα ανακτήσιμα και καθαρά

• Η μεθανόλυση μπορεί να αποχρωματίσει τα χρωματιστά μπουκάλια PET

• Η υδρόλυση ανέχεται προσμίξεις μέχρι 40 %

• Το χημικά ανακυκλωμένο PET μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τρόφιμα/φάρμακα


• Ακριβότερο από το παρθένο PET

• Περιέχει και άλλα μονομερή

• Και τα ενδιάμεσα προϊόντα είναι πιο ακριβά

• Μεγάλος όγκος για οικονομική βιωσιμότητα των μονάδων


Υποκατάστατα τσιμέντου

• Χημική τροποποίηση για παραγωγή ακόρεστων πολυεστερικών ρητινών

• Ανάμιξη με ανόργανες γομώσεις και σκλήρυνση (δικτύωση)

• Πολυεστερικό μπετόν

• Διεργασία 50% πιο γρήγορα από το μη ανακυκλωμένο υλικό

• Δεν χρειάζεται καθαρισμός της πρώτης ύλης

• Καλές μηχανικές ιδιότητες

• Καλή αντίσταση σε διάβρωση από χημικά και οξέα

• Για γρήγορες επιδιορθώσεις δημοσίων έργων

• Για αποχετεύσεις για όξινα λύματα

• 5 - 10 φορές πιο ακριβό από το συμβατικό σκυρόδεμα


Διεργασίες τριτογενούς ανακύκλωσης

• Χημική ανακύκλωση PVC→ οξαλικό οξύ + βενζοκαρβοξυλικά οξέα + CO2

• Χημική ανακύκλωση πολυαμιδίου-6: οξεόλυση προς καπρολακτάμη

• Χημική ανακύκλωση πολυαμιδίου-6: υδρόλυση

• Χημική ανακύκλωση πολυαμιδίου-6: αμμωνόλυση


Πυρόλυση

• Σπάσιμο των πολυμερικών αλυσίδων πρός απλές ουσίες και καύσιμα

• Δεν χρειάζεται καθαρισμός ή διαλλογή της μάζας των πλαστικών

• Χρειάζεται πολλή ενέργεια και υψηλές θερμοκρασίες

• Μπορούν να λειτουργούν σαν αυτόνομες μονάδες

• Πλαστικά και ελαστομερή

• Πίνακας 2.14

– Δεξαμενές τήξης

– Υψικάμινοι

– Κλίβανοι εμβολικής ροής

– Περιστροφικοί κλίβανοι

– Θάλαμοι υψηλών θερμοκρασιών


– Ρευστοστερεές κλίνεςΆριστη μεταφορά μάζας και θερμότητας

• Προϊόντα: Χημικά ή καύσιμα

Π.χ. παράγεται βενζίνη που κοστίζει περίπου όσο και η κοινή βενζίνη. Με τηναφαίρεση του κόστους χωματερής της πρώτης ύλης, η διεργασία είναι κερδο-φόρα.


Πυρόλυση πολυολεφινών

• ∼50 % του υλικού ανακτάται σε υγρή μορφή

– Πετρέλαιο

• ∼50 % αέρια καύσιμα

– μεθάνιο, αιθυλένιο, προπυλένιο, βουτυλένιο

– 40% χρησιμοποιείται για τη θέρμανση της διεργασίας

• 0.2 - 10 % τέφρα και πληρωτικά υλικά


Πυρόλυση

• PS δίνει 70% στυρένιο

• PMMA δίνει μέχρι 97% μεθυλο-μεθακρυλικό οξύ

• Το PVC παράγει μεγάλες ποσότητες υδροχλωρίου (δέσμευση με ασβέστη →CaCl2)


Υδρογόνωση

• Πυρόλυση παρουσία υδρογόνου σε πιέσεις> 100 bar

• Μη καταλυτική υδρογόνωση

– Προϊόντα: αλκάνια (diesel) 60%, νάφθα 30%, ολεφίνες 1% (syncrude: συνθε-τικό diesel υψηλής θερμικής αξίας)

– Ενεργειακή απόδοση 88 % και δεν δημιουργούνται διοξίνες

• Καταλυτική υδρογόνωση

–Μίγμα πλαστικών από 80% πολυολεφίνες, 15% PS, 3% PET, 2%PVC

– Απόδοση 90%

• Το κόστος της υδρογόνωσης είναι υψηλό

• Αρχίζει να συμφέρει τώρα που αυξήθηκε η τιμή του πετρελαίου!


Αεριοποίηση

• Δεν χρειάζεται καμία διαλογή απορριμμάτων ή να είναι μέρος βιομηχανικούσυγκροτήματος

• Παράγει υποκατάστατο φυσικού αερίου ή μετά από διαχωρισμό: υδρογόνο γιακελιά καυσίμου!

• Τουπόλειμματηςανόργανηςστάχτηςδεσμεύεται υπότημορφήυαλώδουςυπο-στρώματος⇒ ενισχυτικό σκυροδέματος


Τεταρτογενής ανακύκλωση

Αξιοποίηση των πλαστικών απορριμμάτων σαν πηγή ενέργειας

Τί γίνεται με την ενέργεια στις διάφορες κατηγορίες ανακύκλωσης;

• Δευτερογενής ανακύκλωση: μείωση της ενέργειας που χρειάζεται για παρα-σκευή καινούργιου πολυμερούς

• Τριτογενής ανακύκλωση: Χρήση μέρους της ενεργειακού αποθέματος των πο-λυμερών για την ανάκτηση καθαρού υλικού, χημικών ή καυσίμων

• Τεταρτογενής ανακύκλωση: Ανάκτηση όλου του ενεργειακού φορτίου που πε-ριέχουν τα πλαστικά απορρίμματα σαν παράγωγα πετρελαίου

Τεταρτογενής Ανακύκλωση 100

Κλιβανισμός Απορριμμάτων

• Μετατροπή πλαστικών και άλλων απορριμμάτων σε ενέργεια με καύση

• Κλίβανοι: Θερμοκρασία> 850 °C για να μην δημιουργούνται διοξίνες

• Μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική

500 kWh ανά τόνο ΣΔΑ (ξηρό) - μέχρι 3 - 4 % των απαιτήσεων σε ηλεκτρισμό!


Για οικονομική (αυτοσυντηρούμενη) καύση απορριμμάτων:

• Υγρασία< 50 %

• Καύσιμα υλικά> 25 %

• Μη καύσιμα υλικά< 60 %

Ημέσησύσταση τωναπορριμμάτωνστηνΕλλάδαδεν εμπίπτει σεαυτές τις προ-διαγραφές! Χρειάζεται, λοιπόν ένα ολοκληρωμένο σύστημα διαχείρησης ΣΔΑγια καύση:

• Διαχωρισμός στην πηγή των "υγρών" ("πράσινων")

• Διαχωρισμός στην εγκατάσταση των μη καυσίμων (γυαλί, μέταλλα, πέτρες)

• Συνθήκες αυτοσυντηρούμενης καύσης και λιγότερη απομένουσα τέφρα


Καύση των σκουπιδιών

• Απλή καύση (μόνο για εξοικονόμηση χώρου χωματερής)

• Καύση με ανάκτηση ενέργειας

–Μαζική αποτέφρωση

– Κλιβανισμός των καυσίμων υλικών - RDF (μετά από διαλογή των καυσίμων)


Αποτέφρωσηπλαστικώναπορριμμάτωνγιαανάκτησηενέργειας

• Σήμερα δεν θεωρείται «πολιτικά ορθή». Αυτό είναι λάθος!

• Θερμική αξία πλαστικών: 35 MJ/kg αντί για 11 MJ/kg των ΣΔΑ

• Υψηλά ποσοστά πλαστικών στα σκουπίδια⇒

– Υψηλότερες θερμοκρασίες καύσης⇒ καλύτερη ορυκτοποίηση της αιωρού-μενης στάχτης

– Αλλά περισσότερες εκπομπέςNOx

• Βελτίωση/αναδιαμόρφωση εγκαταστάσεων αποτέφρωσης σκουπιδιών για πε-ρισσότερα πλαστικά και μεγαλύτερη απόδοση με:

+ Μαζικούς αποτεφρωτήρες κάυσης

+ Αποτεφρωτήρες ρευστοστερεάς κλίνης

+ Σχεδιασμός της σχάρας αποτέφρωσης


+ Θερμοκρασία φούρνου 200 - 1000 °C, σχάρας 400 °C

+ Καλή ρύθμιση της παροχής του αέρα καύσης

+ Προθέρμανση του αέρα καύσης ⇒καύση απορριμμάτων με χαμηλή θερμικήαξία και λιγότερη τέφρα

• Σύστημα διαχείρισης και κυκλοφορίας των απαερίων:

– σύστημα απομάκρυνσης της αιωρούμενης σκόνηςκυκλώνας, ηλεκτροστατικοί κατακρημνιστήρες, φίλτρα

– σύστηματα υγρής κατακράτησης (HCl,HF , SO4)

– σύστημα απομάκρυνσης βαρέων μετάλλων (π.χ.Hg)

– Καταλυτική αδρανοποίηση οξειδίων του αζώτου

– Καταλυτική αδρανοποίηση διοξινών/φουρανίων

• Εγκατάσταση ανάκτησης της εκλυόμενης θερμότητας και μετατροπής της σεηλεκτρική


Καύση διαχωρισμένων πλαστικών

• Τα απορρίμματα θεωρούνται κάυσιμο: Plastics Derived Fuel, PDF• Υψηλή θερμική αξία• Ρεύμα απορριμμάτων με συγκεκριμένες προδιαγραφές

– περιεκτικότητα σε άκαυστα, υγρασία, θείο, χλώριο, μέταλλα– θερμική αξία– μέγεθος τεμαχιδίων– εγγυημένη ποιότηταΚαλός διαχωρισμός των ακαύστων

– σταθερή παροχή τροφοδοσίαςΟι κλίβανοι δεν πρέπει να σταματούν από έλλειψη πρώτης ύλης

– σταθερή ποιότητα τροφοδοσίαςπ.χ. μικρό μέγεθος τεμαχιδίων και ομοιογένεια

– αποδοχή τεχνολογίας και συνεργασία από το κοινό


Περιβαλλοντικός έλεγχος αποτεφρωτήρων

• PVC και διοξίνες,

• PVC καιHCl

• Βαριά ή ελαφριά μέταλλα

• Χλωριωμένες διοξίνες παράγονται από την καύση κάθε οργανικού υλικού πουπεριέχει χλώριο

• Η εγκατάσταση καθαρισμού απαερίων πρέπει να ελέγχει συνεχώς τα επίπεδαεκπομπής διοξινών!


Διοξίνες και καύση απορριμμάτων

• Δεν είναι γνωστό πως ακριβώς σχηματίζονται

• Χρειάζεται οργανικές ενώσεις, οξυγόνο, χλώριο, υψηλές θερμοκρασίες και κα-ταλυτικές ουσίες

• Η παρουσία θείου μειώνει τις εκπομπές διοξίνης (απενεργοποιεί τον καταλύτηπαραγωγής τους)

• Θερμοκρασίες 850 °C παντού στους αποτεφρωτήρες μειώνει την παραγωγήδιοξινών

• Πλεόνασμα οξυγόνου (8 - 10%) και άνθρακα (ενεργό κωκ) στα απαέρια μειώνειτο CO και τις διοξίνες


Άλλα αέρια και στάχτη

• Όπου υπάρχει Cl δημιουργείταιHCl που προκαλεί όξινη βροχή

• Οξείδια του αζώτουNOx

Κατακρατητές όξινων αερίων

• Αιωρούμενη στάχτη

Κυκλώνες, ηλεκτροστατικοί κατακρημνιστήρες, φίλτρα

• Καθιζάνουσα στάχτη

Μπορεί να περιέχει βαρέα μέταλλα (από υπολείμματα καταλυτών ή προ-σμίξεις). Χρησιμοποιείται σε εφαρμογές υποκατάστασης σκυροδέματος (πο-λυεστερικό μπετόν)


Συμπεράσματα για την κάυση των απορριμμάτων με ανάκτησηενέργειας

• Χρειάζεται ένα ισορροπημένο πρόγραμμα ανακύκλωσης / καύσης

• Οι αποτεφρωτήρες ανάκτησης ενέργειας είναι μέρος της λύσης

• Η τεχνολογία υπάρχει για την ασφαλή καύση με μεγάλη απόδοση σε ανακτώ-μενη ενέργεια

• Παράπλευρο όφελος είναι η μείωση του όγκου των απορριμμάτων για τη χω-ματερή


Τεχνολογία Ανακύκλωσης

• Η τεχνολογία είναι αναπτυγμένη. Είναι όμως και οικονομικά συμφέρουσα;

• Κοινωνικοοικονομικά θέματα

• Πλαστικά απορρίμματα: αντιμετώπιση σαν επένδυση του ενεργειακού τους πε-ριεχομένου

• Μείωση όγκου προς ταφή

Οικονομικά 111

Λόγοι για την σημερινή κατάσταση με τη διάθεση των δημοτι-κών απορριμμάτων στην Ελλάδα

• Αυξανόμενη δυσκολία στις διαδικασίες εγκατάστασης μονάδων επεξεργασίαςαπορριμμάτων

• Μη κοινωνική αποδοχή και συνεργασία των πολιτών

• Η ρύπανση από υπάρχουσες εγκαταστάσεις / χωματερές και ο φόβος ότι καιμονάδες ανακύκλωσης θα δημιουργήσουν τα ίδια προβλήματα

• Μη αποδοχή της ανάγκης αύξησης του κόστους διαχείρισης των απορριμμά-των

• Ηανεξέλεγκτηαπόρριψη (παράνομες χωματερές, απόρριψη εκτός συστήματοςσυγκέντρωσης) που δεν μειώνεται

• Το μειωμένο αίσθημα κοινωνικής ευθύνης σε τέτοια θέματα


Οδηγίες της ΕΕ για απορρίμματα / συσκευασίες

Περιοχές

• Μείωση απορριμμάτων στην πηγή

• Ανακύκλωση και επαναχρησιμοποίηση

• Ασφαλής απόρριψη των μη ανακυκλώσιμων

Οδηγίες

• Μείωση υλικών συσκευασίας

• Χρήση μόνο ανακυκλώσιμων υλικών σε συσκευασίες

• Ανακύκλωση απορριμμάτων συσκευασίας κατά 90%

• Εγκατάσταση συστημάτων συλλογής και διαλογής απορριμμάτων


Ανάλυση των Fletcher et al.

• 3/4 της κατανάλωσης πλαστικών είναι σε αντικείμενα μακράς διαρκείας

• 1/4 πάει σε συσκευασίες

• Οι συσκευασίες έχουν πολύ μικρό χρόνο ζωής και αυτές είναι ο κύριος στόχοςτης ανακύκλωσης

• Το ανακυκλωμένο υλικό δεν χρησιμοποιείται κατ' ανάγκη στις ίδιες εφαρμογές

– Αληθινή ανακύκλωση

– Νέα αγορά ανακυκλώσιμων


Γενικό σχέδιο ανακύκλωσης

• F : καινούργιο πλαστικό

•Mv: αγορά πλαστικού

• Uv, Ur: : πλαστικά που φεύγουναπό το σύστημα ή δεν ξεχωρίζον-ται

•Wv, Wr: πλαστικά που πάνε αμέ-σως για ταφή

• Rv: διαλεγμένο ανακυκλωμένοπλαστικό

•Mr: νέα αγορά ανακυκλώσιμων


Αποτελέσματα της ανάλυσης

• Μέσος χρόνος ζωής∼ 7.5 χρόνια

• Χρόνος εισροής στο πλάνο ανακύκλωσης∼ 1.5 χρόνια

• Η «νέα αγορά» ανακυκλωσίμων επιβραδύνει την απόρριψη

• Ο μόνος τρόπος για να μειωθεί το ποσό των απορριμμάτων είναι η αύξηση τουρεύματος διαλεγμένου προς ανακύκλωση


Οικονομική βιωσιμότητα της ανακύκλωσης

• Δαπάνες στην ανακύκλωση

– Δημοτικές / κοινωνικές δαπάνες

– Δαπάνες μονάδων ανακύκλωσης

• Δαπάνες / κέρδος δήμου:

– κόστος συλλογής (+)

– κόστος διαλογής (+)

– κέρδος από μείωση κόστους αποκομιδής λόγω μείωσης όγκου απορριμμά-των (-)

– κέρδος από μείωση κόστους ταφής λόγω μείωσης όγκου απορριμμάτων (-)


• Δαπάνες / κέρδος μονάδας ανακύκλωσης:

– κόστος αγοράς πρώτης ύλης (+)Ιδανικά = κόστος δήμου. Στην πράξη λιγότερο.

– κόστος διεργασίας ανακύκλωσης (+)

– έξοδα μεταφορών (+)

– απόσβεση εγκατάστασης (+)

– έσοδα πώλησης προϊόντος (-)

• Οικονομική βιωσιμότητα: η συνολική δαπάνη της μονάδας ανακύκλωσης ναείναι μικρότερη από τα δυνατά έσοδα.

• Η τιμή πώλησης του ανακυκλωμένου προϊόντος πρέπει να είναι ανταγωνιστική


Κόστος ανακύκλωσης πλαστικών (ΗΠΑ, 1995)

• Για μπουκάλια PET και HDPE:

– Δευτερογενής ανακύκλωση: $ 100 - 150 / ton

– Πυρόλυση: $ 110 / ton

– Τεταρτογενής ανακύκλωση: $ 100 / ton

– Ταφή: $ 30 - 50 / ton



Όταν το πετρέλαιο είχε 20 $ / βαρέλι



Όταν το πετρέλαιο είχε 35 $ / βαρέλι


Παράδειγμα: ανακύκλωση αυτοκινήτων

• 95% των αυτοκινήτων μπαίνουν στην διαδικασία ανακύκλωσης

• (60 % αλουμινίου, 30% χαρτιού, 20 % γυαλιου και< 10% πλαστικού)

• Από τα 95% των συτοκινήτων, το 75% κ.β. των υλικών ανακτώνται

• Χωρίς επιδοτήσεις!


Ανακύκλωση αυτοκινήτων



• Ο ιδιοκτήτης «πουλάει» το παλιό αυτοκίνητο στον αποσυναρμολογητή

• Η «τιμή» του παλιού αυτοκινήτου (χωρίς επιδότηση) είναι γύρω στα €50.

• Οαποσυναρμολογητήςπουλάει τα χρήσιμαμέρησαν «χρησιμοποιημένα» εξαρ-τήματα

• Ο αποσυναρμολογητής πουλάει χρήσιμα υλικά στην μονάδα ανακύκλωσης υλι-κών

• Λάστιχα και μη συμβατά υλικά ξεχωρίζονται και πωλούνται ή καταλήγουν σαναπορρίμματα

• Το υπόλοιπο (σασί και κομμάτια ατσάλι) συμπιέζεται και πωλείται στην μονάδατεμαχισμού

• Η τιμή εδώ είναι επίσης γύρω στα €50

• Στη μονάδα τεμαχισμού χωρίζονται τα μέταλλα και πωλούνται


• Άλλα χρήσιμα υλικά πωλούνται στη μονάδα ανακύκλωσης υλικών

• Το κέρδος της μονάδας ανά αυτοκίνητο είναι €44

• Ότι μένει πάει στη χωματερή

• Για να λειτουργήσει το σύστημα πρέπει να υπάρχουν οι αντίστοιχες αγορές!


Στρατηγική για τηλήψηαποφάσεωνστηνοργάνωσητηςανακύ-κλωσης αυτοκινήτων

• Κίνδυνος για γραφειοκρατική αντιμετώπιση που οδηγεί στην ανάπτυξη μαύρηςαγοράς

• Οι αποφάσεις πρέπει να οδηγούν κυρίως στη μείωση του κόστους της ανακύ-κλωσης (διεργασίας) και την αύξηση της αξίας του προϊόντος

• π.χ. η αναγκαστική απόσυρση μέσω deposit πρέπει να ελέγχεται ότι οδηγεί σεβελτίωση της υποδομής και αύξηση του βαθμού ανακύκλωσης

• Η αύξηση της οικονομικής απόδοσης της ανακύκλωσης πρέπει να επιδιώκεταιμέσωενεργειώνπουθααλλάξουν τηναξία τωνυλικώνήθαμειώσουν το κόστοςτης διεργασίας διαλογής ή ανακύκλωσης


• Ανταλλακτική αξία του παλιού αυτοκινήτου

– Τοσύστημαανακύκλωσης είναι η «αγορά»για τοαυτοκίνητοπροςαπόσυρσηκαι καθορίζει την αξία / τιμή του.

– Η αξία του προς απόσυρση αυτοκινήτου είναι το άθροισμα των αξιών τωνεξαρτημάτων του και των υλικών του και αυξάνει όταν αυξάνει και η αξίατων

–Μία στρατηγική για την αύξηση της αξίας είναι να χρησιμοποιηθούν υλικάπου μπορούν να διαχωρισθούν εύκολα (μείωση του κόστους της ανακύκλω-σης)

– Αυτό θα γίνει από τον αρχικό κατασκευαστή του αυτοκινήτου, τους παρα-σκευαστές των μερών και τον ιδιοκτήτη του αυτοκινήτου!

Εύκολα διαχωριζόμενα εξαρτήματα και υλικά.


Σχεδιασμός και για τελική ανακύκλωση!

* Επιλογή υλικών

* Σχεδιασμός και συναρμολόγηση μερών

* Καλή σήμανση των υλικών

* Παροχή οδηγιών για την αποσυναρμολόγηση

* Καλή συντήρηση του οχήματος και αντικατάσταση εξαρτημάτων σχεδια-σμένων με την ίδια λογική

– Το deposit ή η αναγκαστική απόσυρση για αποσυναρμολόγηση απλά υπο-χρεώνουν τον τελευταίο κάτοχο, αλλάαπόμόνα τους δεν ενισχύουν τηνανα-κύκλωση


• Κόστος της διεργασίας ανακύκλωσης

• Η μείωση του κόστους απαιτεί τη βελτίωση της τεχνολογίας αποσυναρμολόγη-σης

–Με την μεταφορά γνώσης από τον αρχικό κατασκευαστή

– Χρήση σωστής σήμανσης

– Εξέταση καινοτόμων ή εναλλακτικών μεθόδων για την απόσπαση και δια-λογή των διαφόρων υλικών/μερών

– Αυτοματισμός

• Για τον τεμαχιστή η αύξηση του κέρδους μπορεί να προέλθει από πιο αποτελε-σματικό διαχωρισμό των διαφόρων μετάλλων και τον αυτοματισμό.Μερικά ελαφρά μέταλλα είναι πιο ακριβά από το ατσάλι και υπάρχει αγορά γιααυτά!

• Αποφάσεις (π.χ. επιδοτήσεις) που θα οδηγούν σε καλύτερες τεχνικές διαχωρι-σμού είναι σήμερα οι σωστές επιλογές για την ενίσχυση της ανακύκλωσης τωναυτοκινήτων.


• Ενίσχυση των τεχνολογιών για νέες αγορές ανακυκλωμένων υλικών

– Εφαρμογές των ανακυκλωμένων υλικών διαφορετικές από τις αρχικές τωνπαρθένων. Π.χ. πλαστικό ξύλο

• Η τιμή των ανακυκλωμένων υλικών και εξαρτημάτων

– Διασφάλιση της ύπαρξης αγοράς για τα ανακυκλωμένα

– Ανοχή και υποστήριξη από τους κατασκευαστές της ύπαρξης παράλληληςαγοράς μεταχειρισμένων / ανακυκλωμένων εξαρτημάτων

– Υποστήριξη της τιμής των ανακυκλωμένων υλικών, π.χ. με επιδοτήσεις καιταυτόχρονο έλεγχο για απάτες και ποιότητα

– Αύξηση της τιμής (π.χ. με φορολόγηση) του παρθένου υλικού όταν μπορείνα αντικατασταθεί με ανακυκλωμένο.

• Κόστος της ταφής στη χωματερή

– Αλλαγή τιμολόγησης της ταφής με ιδιαίτερη επιβάρυνση σε υλικά / εξαρτή-ματα που μπορούν να ανακυκλωθούν.


• Τα υλικά από ανακύκλωση έχουν να ανταγωνισθούν τα παρθένα υλικά

– Δεν μπορούν να αυξήσουν την τιμή τους για να επιβιώσουν

– Πρέπει να συμπιέσουν το κόστος τους

• Ο πιο αποδοτικός τρόπος για να προωθηθεί ή ανακύκλωση είναι η εφαρμογήιδιαίτερων μέτρων για κάθε στάδιοΜέτραπουεπεμβαίνουνστις συναλλαγέςμεταξύ τωνσυμμετεχόντωνδεν έχουναποτέλεσμα

• Δεν είναι μόνο πρόβλημα της συγκεκριμένης βιομηχανίας (αυτοκινητιστικής)ΕΕ, κυβέρνηση, βιομηχανία, παροχείς υλικών / εξαρτημάτων, καταναλωτές, μο-νάδες ανακύκλωσης, αγορά μεταχειρισμένων / ανακυκλωμένων.

• Κράτος και βιομηχανία πρέπει να αναπτύξουν μία στρατηγική βασισμένη στηνανάγκη της κοινωνίας για οικονομία υλικών και ενέργειας και στις ανάγκες καιτα κίνητρα της βιομηχανίας.


Ανάλυσηπεριβαλλοντικώνεπιδράσεωνστηδιάθεσηπλαστικώνστα ΣΔΑ

• Ποσοτική σύγκριση των επιδράσεων διαφορετικών διεργασιών ανακύκλωσηςπλαστικών, «οικο-προφίλ»

• Τελική βαθμολόγηση των διαφορετικών διεργασιών ως προς την περιβαλλον-τική τους καταλληλότητα

• Ανάλυση κύκλου ζωής

• Κατάταξη περιβαλλοντικών επιπτώσεων απόρριψης πλαστικών:


Κλίμακα Επίδραση Περιβ. ΙσοδύναμαΟλικά Υπερθέρμανση της γης CO2

Μείωση της ζώνης του όζοντος CFC − 11Περιφερειακά Όξινη βροχή SO2

Ευτροφισμός υδάτων από αζωτούχα NOx

Ευτροφισμός υδάτων από φωσφορούχα PΦωτοχημικό όζον C2H4

Χρόνια τοξικότηταΤοπικά Προσωρινή τοξικότητα

Υποβάθμιση της περιοχήςΔιατάραξη του οικοσυστήματος


Συμπεράσματα

• Τα πλαστικά μπορούν να ανακυκλωθούν με κάποιο τρόπο

• Δυσκολίες υπάρχουν από:

– Ύπαρξη προσμίξεων που χρειάζονται πολύ ακριβά συστήματα διαχωρισμού

– Το περιοριστικό όριο στον αριθμό των κύκλων ανακύκλωσης από την αποι-κοδόμηση του πολυμερούς: ελικοειδής τροχιά προς υλικά με χαμηλότερεςιδιότητες

–Μικράπολλάδιαφορετικάπλαστικάαπορρίμματασυμφέρει νακαίγονται αντίνα ανακυκλώνονται

– Υπάρχουν πολλοί περιορισμοί για τη χρήση των ανακυκλωμένων υλικών

* Ποσοστό ενσωματωμένου ανακυκλωμένου για ιδιότητες

* Ανακυκλωμένα και συσκευασία τροφίμων

* Αγορά για τα ανακυκλωμένα υλικά


ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗΠΛΑΣΤΙΚΩΝgotsis/Alexandros_D._Gotsis/... · 2015-10-27 ·...

Documents

Transcript of ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗΠΛΑΣΤΙΚΩΝgotsis/Alexandros_D._Gotsis/... · 2015-10-27 ·...