Kan plaståtervinningsmaterial från avfallsströmmar som i dag inte används bli till högkvalitativa fibrer och filmer för byggsektorn? Och går det att tillverka biobaserade polymerfibrer med kontrollerbar nedbrytning? Det är frågor som nu står i centrum för forskningsprojektet Zirk-Tex inom Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE.
Projektet samlar flera Fraunhofer-institut med målet att utveckla alternativa återvinningsmetoder för takunderlag och geosyntetiska material. I stället för traditionell mekanisk återvinning analyseras hela värdekedjan i pilotskala – från sortering av plastavfall till färdiga produkter för bygg- och anläggningsändamål.
Fotokollage: Fokus ligger på tillverkning av filmer, nonwoven-material och fibrer som kan användas i takunderlag. I Europa installeras varje år flera hundra miljoner kvadratmeter takmembran, vilket gör byggsektorn till en potentiellt stor mottagare av återvunnet material.Marknad med potential men tydliga begränsningar. Copyright: Fraunhofer-Institut.
Marknaden för återvunnen plast, särskilt polypropen och polyetentereftalat, bedöms ha betydande potential. Samtidigt är kvaliteten på tillgängligt återvinningsmaterial ofta otillräcklig. Föroreningar i avfallsflödena gör bearbetningen svår, vilket innebär att återvunnen plast i många fall inte kan konkurrera med jungfruliga material.
I Zirk-Tex-projektet samarbetar CCPE med Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME och Fraunhofer Institute of Optronics, System Technologies and Image Exploitation IOSB. Målet är att ta fram nya processer som kan hantera plastavfall som hittills inte ansetts användbart.
Hela processen analyseras i pilotskala.
– Att tillverka formsprutade komponenter av återvunnen plast är relativt enkelt. Att använda återvinningsmaterial för textila produkter som takunderlag är betydligt mer krävande, eftersom fiberbildande processer ställer extremt höga krav på råmaterialets renhet och homogenitet, säger Evgueni Tarkhanov vid Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP.
Små mängder föroreningar kan orsaka brott i fibrerna, vilket leder till produktionsstopp och höga kostnader. Därför har forskarna valt att analysera hela kedjan. Sortering, kemisk och lösningsmedelsbaserad återvinning, tillsatser och vidareförädling ingår i projektet.
– För att kunna tillverka takunderlag av konsumentavfall täcker vi hela processen för polypropen och polyetentereftalat i pilotskala, från sortering till färdig produkt, säger Christian Schütz vid Fraunhofer Institute for Structural Durability and System Reliability LBF, som leder projektet.
Två återvinningsmetoder har testats. För polyetentereftalat användes glykolys, en kemisk återvinningsprocess där plasten bryts ned till monomerer och därefter polymeriseras på nytt. Både polypropen och polyetentereftalat har även återvunnits med en lösningsmedelsbaserad process med rening. Restprodukter har vidarebehandlats med pyrolys vid Fraunhofer UMSICHT.
Resultaten visar att nästan helt föroreningsfritt återvinningsmaterial kan tas fram. I ett test minskade andelen oönskade plaster från 67 procent till under 2 procent. Det återvunna materialet kunde därefter spinnas till multifilamentgarn och användas för både nonwoven-material och membran.
Biobaserade geotextilier med kontrollerad nedbrytning.
Projektets andra användningsområde handlar om biologiskt nedbrytbara geotextilier av polylaktid och polybutylensuccinat. Dessa material används exempelvis för tillfällig stabilisering av slänter, flodbankar och tillfälliga vägar på byggarbetsplatser.
Forskarna har undersökt hur fibrerna kan vara stabila under användning men därefter brytas ned snabbt och kontrollerat. Tester genomfördes under 25 veckor i fuktig jord vid 40 grader och 90 procent relativ luftfuktighet. Med hjälp av särskilda tillsatser lyckades forskarna styra både start och hastighet på nedbrytningen.
– För både polylaktid och polybutylensuccinat kunde vi tillverka fibrer med kontrollerbart och justerbart nedbrytningsbeteende, säger Schütz.
Ekotoxikologiska tester visade inga tecken på negativa effekter. Samtidigt pekar forskarna på att logistik och sorteringsinfrastruktur fortfarande är en flaskhals. Även om tillräckliga mängder plast finns tillgängliga, krävs investeringar i insamling och sortering.
Projektet visar att alternativa materialströmmar kan utnyttjas mer effektivt, men också att tekniska lösningar inte automatiskt löser frågor om kostnader, energiförsörjning och storskalig tillämpning – särskilt i ett energisystem som blivit mer väderberoende genom ökad andel vind- och solkraft.
Källa: Fraunhofer-Gesellschaft, Zirk-Tex-projektet
