Odzysk odpadów wielkogabarytowych


20-08-2018 11:30:45

Ze względu na rozmiar, kształt lub masę nie mogą być umieszczone w standardowym pojemniku na odpady i wymagają oddzielnego systemu zbiórki. To m.in. meble (szafy, krzesła, stoły, materace, fotele, kanapy itp.), meble ogrodowe, dywany, wózki dziecięce, zabawki dużych rozmiarów, rowery i choinki, w których składzie przeważają pianki poliuretanowe i lateksowe, zmieszane tworzywa sztuczne oraz różne rodzaje tkanin i drewno.

W Unii Europejskiej rocznie powstaje ok. 19 mln t odpadów wielkogabarytowych, z czego na składowiska trafia ponad 60%. W Polsce w 2015 r. zebrano ponad 260 tys. t tych odpadów, a do odzysku rocznie przekazywane jest prawie 80%. Jednak jest to głównie odzysk energetyczny, czego efektem jest utrata potencjalnych surowców, takich jak tworzywa sztuczne, tekstylia, pianki poliuretanowe i lateksowe, drewno. Przyczyną jest brak zintegrowanych i efektywnych metod recyklingu i waloryzacji tych odpadów.

Próbę rozwiązania tego problemu podjęto w koordynowanym przez hiszpańską firmę AIMPLAS projekcie URBANREC, dofinansowanym w ramach programu Horyzont 2020, a realizowanym od 1.06.2016 r. do 30.11.2019 r. Jego celem jest wdrożenie ekoinnowacyjnego, zintegrowanego systemu zagospodarowania odpadów wielkogabarytowych i wykazanie jego skuteczności w różnych regionach Europy: północnym, śródziemnomorskim, wschodnim i południowo-wschodnim, reprezentowanych przez Belgię, Hiszpanię, Polskę i Turcję. Konsorcjum projektu składa się z 21 organizacji z 7 krajów, w tym 2 dużych przedsiębiorstw przemysłowych i 7 mśp.

Partnerzy przemysłowi odpowiedzialni są za usprawnienie demontażu odpadów wielkogabarytowych i ich rozdzielania na strumienie materiałowe przez zastosowanie nowych technologii: fragmentacji (cięcia 3D) i rozdrabniania oraz za opracowanie i wdrożenie technologii wykorzystania uzyskanych w procesie fragmentacji i rozdrabniania materiałów (metali, drewna, pianek poliuretanowych, włókien, w tym zmieszanych, tworzyw sztucznych) w produkcji kompozytów drewno-plastikowych, kompozytów wzmacnianych włóknami, kompozytów z włókien naturalnych, włókniny, pianek do materacy, klejów i metylalu. Partnerzy przemysłowi wspierani są przez partnerów z instytucji badawczych, którzy odpowiedzialni są za przeprowadzenie niezbędnych badań i testów na skalę laboratoryjną.

Najpierw rozdrabnianie

W systemie gospodarki odpadami wielkogabarytowymi proponowanym w projekcie URBANREC pierwszym etapem jest rozdrobnienie odpadów opracowywaną przez hiszpańską firmę ECOFRAG metodą fragmentacji (cięcia 3D wodą pod wysokim ciśnieniem) i uzyskanie z nich czystych strumieni materiałowych: tworzyw sztucznych, pianek (poliuretanowych i lateksowych), tekstyliów, metali i drewna. Metoda ta może być również wykorzystana do rozdzielania różnych składników w dywanach (włókien tekstylnych od pozostałych materiałów), sztucznej trawie (włókna z górnej warstwy od podłoża) i oponach (włókna i stal od gumy). Zaletą technologii jest możliwość wykorzystania uzyskanych strumieni odpadów w recyklingu, ponieważ podczas procesu rozdzielania ich właściwości nie ulegają zmianie, ani nie są zanieczyszczane żadnymi substancjami chemicznymi. Wadą jest potrzeba dosuszania uzyskanych materiałów oraz konieczność stosowania konkretnych ustawień linii technologicznej dla każdego ciętego produktu.

Dla strumienia odpadów wielkogabarytowych składających się z twardych tworzyw sztucznych, jak skrzynki po napojach czy meble ogrodowe, zaproponowano dodatkową metodę rozdrabniania, opartą na linii technologicznej belgijskiej firmy VANHEEDE. Umożliwia ona rozdzielenie różnych rodzajów polimerów i uzyskanie czystych frakcji polipropylenu (≥99% PP) i polietylenu (≥99% PE). W trakcie trwania projektu firma dokonała optymalizacji linii recyklingu tworzyw w celu uzyskania recyklatów o odpowiednim rozmiarze i czystości do wykorzystania w procesach produkcji materiałów o dużej wartości dodanej. W tym celu do procesu włączono mycie, a obecnie badane są technologie usuwania mniejszych zanieczyszczeń. Uzyskane w procesie poliolefiny o różnych klasach jakości, jak homopolimer polipropylenu czy polipropylen z napełniaczami, pochodzące z odpadów mebli ogrodowych z tworzyw sztucznych w połączeniu z mączką drzewną i z dodatkiem kompatybilizatora były testowane w produkcji kompozytów drewno-plastikowych. Mają one właściwości umożliwiające ich wykorzystanie w wielu zastosowaniach jako alternatywa drewna dla produktów i materiałów drewnianych.

Odzyskane z odpadów wielkogabarytowych frakcje tekstylne, czyli włókna o różnych długościach, mogą znaleźć zastosowanie w produkcji włóknin miękkich i twardych oraz kompozytów: wzmacnianych włóknami (FRC), z włókien naturalnych (NFC) i drewno-plastikowych.

Drugie życie

Belgijska firma PROCOTEX dysponuje technologią rozmotywania, czyli  metodą prucia materiałów tekstylnych w celu uzyskania pojedynczych nitek, różnych materiałów włókienniczych z zachowaniem maksymalnej długości włókna i jego właściwości. Oczyszczone długie włókna (długości centymetrów) mogą być wykorzystane w produkcji różnorodnych włóknin. W ramach projektu zastosowano technologię igłowania powietrzem, w której włókna pochodzące z pokryć odpadowych materacy i cząsteczki cieczy klejącej są rozpraszane przez powietrze tworząc włókninę. W trakcie projektu igłowane powietrzem włókniny z materiałów pochodzących z odpadowych materacy są sprasowywane i powlekane laminatem. Obecnie badana jest ich palność oraz właściwości w zakresie izolacji termicznej i akustycznej. Wstępne wyniki są obiecujące, ale w zależności od końcowego zastosowania właściwości te mogą zostać jeszcze poprawione. Firma jest na etapie badania rynku zbytu dla swojego produktu. Włókniny te mogą znaleźć różne zastosowania: w materacach, siedzeniach, panelach izolacyjnych, podłożach podłogowych.

Kolejny z konsorcjantów - belgijska firma CENTEXBEL - przeprowadziła już próby wykorzystania krótkich włókien pochodzących z odpadowych pokryć materacy do produkcji kompozytów wzmacnianych włóknami. Dodanie precyzyjnie pociętych włókien o długościach w granicach milimetrów pozwoliło na uzyskanie kompozytów o większej sztywności i odporności na wstrząsy. W wyniku zastosowania kompatybilizatorów uzyskano zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie i zginanie oraz odporności na pękanie. Z kompozytu wzmacnianego włóknami uzyskanymi z odpadów wyprodukowano produkt demonstracyjny – wiaderko do lodu. Obecnie trwają prace nad optymizacją procesu dla innych rodzajów włókien odpadowych, a także nad zastąpieniem frakcji plastikowej kompozytu wysokiej jakości poliolefinami pochodzącymi z recyklingu tworzyw sztucznych z odpadów wielkogabarytowych. Proponowane końcowe zastosowanie dla kompozytów wzmacnianych włóknami będzie uzależnione od uzyskanych właściwości kompozytu.

W ramach projektu hiszpańska firma DELAX bada możliwość wykorzystania innych surowców uzyskanych z odpadów wielkogabarytowych w produkcji nowych materacy. Natomiast niemiecki RAMPF, we współpracy z Instytutem Fraunhofera, opracowywał metodę otrzymywania polioli z recyklingu w procesach solwolizy (hydrolizy kwasowej, glikolizy i alkoholizy) z pianek poliuretanowych pochodzących z odpadowych materacy. Instytut Fraunhofera przeprowadził już serię analiz w celu oznaczenia głównych składników odpadowych pianek, a następnie obie firmy pracowały nad systemem rozdzielania różnych rodzajów pianek z odpadów wielkogabarytowych, który w późniejszym etapie ma być wdrożony na skalę przemysłową. Równolegle Instytut badał różne metody oddzielania dodatków zawartych w odpadowych piankach, które mogłyby zaburzyć proces solwolizy. W ostatnim etapie przeprowadził serię testów na piankach poużytkowych porównując procesy hydrolizy kwasowej i glikolizy.

Poliole uzyskane w procesie hydrolizy kwasowej były testowane przez francuską firmę RESCOLL w produkcji klejów. Najpierw były badane dwa „modelowe” poliole trójfunkcyjne, a następnie poliole uzyskane z odpadów wielkogabarytowych. Wstępne badania wykazały, że kleje te mają dobrą elastyczność, wysoką odporność łączenia już na początku klejenia (green strength), odpowiednią reaktywność i dobrą przyczepność. Obecnie firma jest w trakcie opracowywania składu i procesu produkcji nowych klejów opartych na poliolach uzyskanych w procesie glikolizy. Klej o lepszych właściwościach zostanie wykorzystany w testach do klejenia pianek w materacach (szarej twardej pianki i żółtej pianki wiskoelastycznej) oraz włókniny.

Najpierw pianki do materacy

Poliole z recyklingu używane są również przez portugalską firmę EUROSPUMA w produkcji pianki wiskoelastycznej do wykorzystania jako wierzchnia warstwa materaców poliuretanowych. Od 2017 r. trwają badania laboratoryjne, niemniej wyniki właściwości mechanicznych, takich jak gęstość, twardość, odporność, przepływ powietrza, wytrzymałość na wydłużenie, wytrzymałość na rozciąganie produkowanych pianek wiskoelastycznych są obiecujące. Obecnie trwają testy pilotażowe produkcji polioli z recyklingu do wykorzystania w piankach i w klejach termotopliwych. Następnie planowane są próby na skalę przemysłową z wykorzystaniem pistoletu do tych klejów oraz produkcja przemysłowa pianek.

Równolegle DELAX – z pomocą koordynatora projektu, hiszpańskiej firmy AIMPLAS – opracowywał technologię produkcji pianek poliuretanowych wtórnie spienianych ze zmielonej pianki poliuretanowej pochodzącej z odpadów wielkogabarytowych. W tym celu dokonano rozdziału zebranych w ramach zbiórki odpadów wielkogabarytowych materacy na piankowe i sprężynowe. Materace piankowe zostały wstępnie pocięte i zmielone do założonego rozmiaru. Zmielona pianka została wysłana do pilotażowej instalacji wtórnego spieniania, gdzie prowadzono testy. 

W listopadzie br. przewidziane jest wyprodukowanie głównego produktu demonstracyjnego projektu: materaca poliuretanowego z górną warstwą z wiskoelastycznej pianki wytwarzanej z polioli z recyklingu, wewnętrzną częścią z pianek poliuretanowych wtórnie spienianych oraz z wykorzystaniem klei termotopliwych - również z polioli z recyklingu.

Równocześnie hiszpańska firma BPP kończy budowę pilotażowej instalacji do przetwarzania rozdrobnionych odpadów wielkogabarytowych w procesie katalitycznej gazyfikacji w plazmie (ang. Catalytic Hydro-Gasification with Plasma). Do instalacji będą trafiać te strumienie materiałowe z odpadów wielkogabarytowych, dla których brakuje innych, opłacalnych sposobów odzysku (mieszaniny pianek z tekstyliami, drobne fragmenty tworzyw sztucznych i drewna, lateks itp.). Produktem końcowym będzie metylal: tani, uniwersalny rozpuszczalnik do wykorzystania w przemyśle chemicznym.

Polski wkład

Wszystkie opracowywane w projekcie pilotażowym technologie i produkty są analizowane - ekonomicznie i środowiskowo. I tak Instytut Ochrony Środowiska-Państwowy Instytut Badawczy (jeden z 5 instytutów badawczych uczestniczących w projekcie) odpowiedzialny jest za wykonanie analiz cyklu życia, które mają umożliwić zweryfikowanie efektów środowiskowych założonych do osiągnięcia w wyniku odzysku i recyklingu materiałów pochodzących z odpadów wielkogabarytowych. Drugim polskim uczestnikiem projektu jest IZNAB Sp. z o.o., odpowiedzialna m.in. za wykonanie analiz ekonomicznych dla wdrożonych technologii i produktów demonstracyjnych. Polski wkład w Projekt URBANREC ma też Urząd m.st. Warszawy, który dokona optymalizacji systemu zbiórki i zagospodarowania odpadów wielkogabarytowych na obszarze miasta oraz dokonać oceny użyteczności i efektywności zaproponowanych technologii uwzględniając lokalne warunki.

Zaproponowane w projekcie rozwiązania mają umożliwić odzysk odpadów wielkogabarytowych w całej Europie na poziomie 82%, a zysk - 2,127 mld euro/rocznie (225,6 euro/t odpadów). Bo na podstawie uzyskanych wyników zostaną zaproponowane rekomendacje dla nowych przepisów UE dotyczących odpadów wielkogabarytowych.

 Anna Bojanowicz-Bablok, koordynator projektu w IOŚ-PIB

 

 

 

 

 

 

 

 

Meble ogrodowe (z lewej) po procesie rozdrabniania przez Vanheede (środkowe) i w zbliżeniu (po prawej)

 

 

 

 

 

 

 

Budowa pilotażowej instalacji do przetwarzania rozdrobnionych odpadów wielkogabarytowych w procesie katalitycznej gazyfikacji w plazmie.

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl