Blandat avfall blir prima plast – utan fossila råvaror

Det är forskare på Chalmers tekniska högskola som utvecklat den nya tekniken för återvinning.

Idag återvinns en bråkdel av allt material som skulle kunna bli ny plast. För att åstadkomma cirkulära kretslopp behöver vi bättre ta vara på de resurser som redan används i samhället, menar Henrik Thunman och hans forskarkollegor.

Därför har de fokuserat på att ta tillvara kolatomer som finns i vårt avfall och som idag ofta går upp i rök, eller som i många länder hamnar på soptippar.

– Genom att använda kolatomer kan vi frikoppla nya plastprodukter från tillförseln av ny fossil råvara. Drivs processen med förnybar energi får vi dessutom plastprodukter med mer än 95 procent lägre klimatpåverkan än dagens – vilket i praktiken innebär negativa utsläpp för hela systemet, säger Henrik Thunman.

Med hjälp av teknik som utvinner kolatomerna som finns i plastskräp, matavfall, papper och trä, går det att skapa en råvara som gör det möjligt att tillverka plaster med samma variation och kvalitet som de plaster som idag produceras från fossil råvara.

Plastpellets kan användas för att producera nya plastprodukter. Pelletsen tillverkas av gas som i sin tur kommer från blandat brännbart avfall som hettats upp till 600-800 grader. Foto: Johan Bodell, Chalmers

800 grader…

Med dagens plaståtervinning går det att i bästa fall ersätta 15-20 procent av den fossila råvara som behövs för att täcka samhällets behov av plast. De metoder som forskarna föreslår bygger på termokemiska tekniker och innebär att avfallet hettas upp till mellan 600 och 800 grader och då omvandlas till en gas som efter tillförsel av vätgas kan återskapa plastens byggstenar. Och gör det möjligt att täcka de återstående 80-85 procenten av det fossila råvarubehovet.

Gasen kan användas som råvara i samma fabriker där dagens plastprodukter tillverkas från fossil olja eller gas.

Inspirerade av naturens kolcykel

Reaktorerna på Chalmers kraftcentral matas med olika sorters brännbart avfall, som gamla plastprodukter, matrester och pappmuggar.

− Nyckeln till mer omfattande återvinning är att se på restavfall på ett helt nytt sätt: som en råvara fullpackad med användbara kolatomer. Då kommer avfallet få ett värde, och man kan skapa ekonomiska strukturer för att samla in och använda materialet som råvara i alla delar av världen, säger Henrik Thunman.

Principen för processen är inspirerad av naturens egen kolcykel, där växter bryts ner till koldioxid när de vissnat, och koldioxid med hjälp av solen som energikälla och fotosyntesen skapar nya växter.

– Vår teknik skiljer sig dock från hur det går till i naturen eftersom vi inte behöver ta omvägen via atmosfären för att cirkulera kolet i form av koldioxid. Alla kolatomer vi behöver för vår plastproduktion finns att hämta i vårt avfall, och kan cirkuleras tillbaka med hjälp av värme och el, säger Henrik Thunman.

Kolatomer kan ersätta fossila råvaror

Energin för att driva sådana processer kan tas från förnybara källor – el från sol, vind och vatten eller genom att elda biomassa – och blir mer energieffektiva än dagens system, visar forskarnas beräkningar. Möjligheten finns också att plocka ut överskottsvärme vid återvinningsprocesserna, vilken i ett cirkulärt system skulle kompensera för den värmeproduktion som idag kommer från förbränning av avfall, samtidigt som koldioxidutsläppen kopplade till energiåtervinning skulle försvinna.

Att processen kan fungera har forskarna bevisat i samarbete med plasttillverkaren Borealis i Stenungsund, där de har verifierat resultaten och att råvaran kan användas för att göra plast, och ersätta dagens fossila råvaror.

– Vårt mål är att skapa en cirkulär ekonomi för plast. Våra plastprodukter är en nyckel i transformationen till ett hållbart samhälle, därför är det viktigt för oss att stötta forskning som denna. Vi har redan idag projekt som skapar cirkularitet för våra plastprodukter, men det behövs fler lösningar. Därför är vi glada över de här fina resultaten, som kan bidra till att ta oss ett steg närmre målet, säger Anders Fröberg, vd på Borealis AB.

Vetenskaplig artikel:

Studien Co-recycling of natural and synthetic carbon materials for a sustainable circular economy (sabel Cañete Vela, Teresa Berdugo Vilches, Göran Berndes, Filip Johnsson och Henrik Thunman)Journal of Cleaner Production .

Kontakt:

Henrik Thunman, professor i energiteknik, institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap, Chalmers tekniska högskola, henrik.thunman@chalmers.se