MÛANYAG- ÉS GUMIHULLADÉKOK
5.2
Műanyaghulladékok újrafeldolgozása új technológiákkal Tárgyszavak: hulladékfeldolgozás; műanyaghulladék; PVC; technológia; újrahasznosítás.
PVC: ártalmatlanítás vagy újrahasznosítás? Nagy a nyugtalanság a német hulladékártalmatlanítási piacon 2005. június 1-je óta, mióta a háztartási hulladékokra vonatkozó előírás érvénybe lépett, és kezelés nélkül szerves hulladékot nem lehet lerakni a tárolókban. Ez vonatkozik az építési hulladékokra is. Ezzel szűkössé váltak a rendelkezésre álló ártalmatlanítási kapacitások, és pl. az ipari hulladékok ártalmatlanításának ára a háromszorosára nőtt. Az építtetők, bontók és az ágazattal kapcsolatba hozható más „hulladéktulajdonosok” számára az egyik lehetséges megoldás a műanyaghulladékok hasznosítása. Elég sok építőiparban használt elem (pl. ajtó, ablak, profilok, csövek, padló stb.) készül PVC-ből. Az ablakprofilokban használt PVC pl. hétszer is újrahasznosítható, és az újrahasznosítás költségei nem nőttek olyan mértékben, mint az ártalmatlanításé. Elvben fennáll tehát a lehetőség, hogy az építőipar újra felhasználja a bontáskor keletkező hulladékot. Itt nem várható, hogy szűk keresztmetszetek alakuljanak ki, mert a PVC-ipar már régebben előállt egy előremutató hasznosítási technológiával. A 90-es évek folyamán megkezdődött a feldolgozóüzemek és begyűjtő rendszerek kiépítése, ezért az utóbbi években folyamatosan növelni tudták az építőiparból származó feldolgozott műanyaghulladékok mennyiségét. Így arra is lehetőség nyílt, hogy az európai PVC-ipar önként vállalt, a fenntartható fejlődést elősegíteni szándékozó Vinyl 2010 programjában szereplő kvótákat is jelentősen meg tudják haladni. Az újrahasznosítási technológiák közül jelenleg a hulladék anyagában történő hasznosítása áll az első helyen. A kemény (lágyítatlan) PVC-
ből készült termékeket (profilokat, csöveket) először felaprítják, majd eltávolítják az üveget és a fémet, végül egy extrúderben a megmaradó PVC-t regranulálják. A lágyított PVC (padlók) esetében is az első lépés a darabolás, majd a rátapadt ásványi szennyeződések eltávolítása mechanikus és pneumatikus módszerek felhasználásával. A tisztított PVCfrakciót kriogén őrlésnek vetik alá. Az így kapott őrlemények minőségromlás veszélye nélkül felhasználhatók új termékek gyártásához. A Vinyloop újrahasznosítási eljárás alkalmas arra is, hogy a társított rendszerekben (pl. padlókban, kábelekben, tetőprofilokban) jelenlevő PVC-t is kinyerje. Ennek eredményeként is értékes, közvetlenül felhasználható hulladék képződik. Vannak olyan recikláló cégek is, amelyek nem tisztított PVC hasznosítására is képesek. Itt kémiai módszerekkel (hidrolízis, pirolízis, szűrés) olajat, sót, meszet és egyéb ásványi anyagokat állítanak elő. A PVC-újrahasznosítás „szépsége”, hogy a végeredményként képződő anyagot ugyanolyan területen lehet ismét alkalmazni, mint ahol eredetileg használták, pl. régi ablakprofilokból új ablakprofilok készülnek. A régi anyag a profil belsejébe kerül, a felület azonban új PVC-ből készül, hogy ne romoljon pl. az időjárás-állóság. Az ilyen ablakprofilok már világszerte elterjedtek. Hasonló a helyzet a PVC padlóknál is. Itt a régi PVC-t teszik az alsó rétegbe, a frisset a fedőrétegbe. A csőgyártás esetében a használt PVC-ből készült regranulátumot pl. védőcsövek gyártására, esetleg szennyvízcsövek külső rétegében használják fel. A tetőelemek és tömítőprofilok gyártásában ugyancsak nyersanyagként vagy adalékként lehet felhasználni a kiszolgált elemekből előállított regranulátumot. Németországban több cég együttműködésével kialakítottak egy olyan PVC-újrafeldolgozási rendszert, amely begyűjtőhelyekkel, saját logisztikai hálózattal rendelkezik, egész Németországban gyűjti az adott alkalmazási területekhez (ablakelemek, padló, tetőelemek, csövek) tartozó hulladékot. Minél inkább sikerül a hulladékokat már keletkezésükkor válogatva kezelni, annál jobb lehetőség kínálkozik arra, hogy minden hulladékot azonos jellegű termékbe lehessen bedolgozni. A tervezéskor a PVC-újrahasznosítást mint alternatívát egyre inkább figyelembe veszik. Ha egy épületet lebontanak vagy renoválnak, gyakran választják a PVC-elemek hasznosítását az ártalmatlanítás helyett – mind gazdasági, mind környezetvédelmi okokból. Ez Németországban azért is fontos, mert napirenden van a régi NDK-s lakótelepek lebontása és/vagy renoválása, ahol rengeteg PVC-hulladék képződik.
Válogatott hulladék autóroncsokból 1970-től a műanyagok részaránya a gépkocsikban 10%-ról 20%-ra emelkedett, és a tendencia még folytatódik. Az új, használt gépkocsikra vonatkozó EU-s irányelv értelmében 2015-ig a használt gépkocsik tömegének legalább 95%-át hasznosítani kell. Eddig nem állt rendelkezésre olyan gazdaságos eljárás, amivel a műanyag komponenseket megfelelően lehetett volna válogatni. A német Szövetségi Oktatási és Kutatási Minisztérium három autógyártó és több kis- és középvállalat együttműködésével létrehozott egy kutatási konzorciumot, amelynek sikerült kifejlesztenie egy infravörös spektroszkópiára épülő válogató eljárást. Ebben a műanyag darabkák összetételét megvizsgálják, majd sűrített levegő segítségével négy különböző frakcióba gyűjtik azokat. A műanyag alkatrészeket (ütközők, kalaptartók, műszerfalak) 10–100 mm nagyságúra őrlik és előválogatják. A leggyakrabban alkalmazott műanyagféleségek az autóiparban a polipropilén és polikarbonát ötvözetek, kisebb mennyiségben a poliuretánok. A következő lépésben a darabolt műanyagokról eltávolítják a lakkréteget. Ehhez olyan oldószerkeveréket alkalmaznak, amely szelektíven duzzasztja a lakkréteget. A duzzadt lakkréteg meglágyul, és így a műanyag részecskék egymáshoz súrlódásának hatására le is kopik a felszínükről. Ezzel a módszerrel a zavaró lakkréteg több mint 99%-a eltávolítható. A lakktól megtisztított műanyagrészecskék egy rezgő szállítószalagon kerülnek be az infravörös spektrométerbe. A világosabb darabokat közeli infravörös elnyelésük (NIR) alapján, az autóiparban gyakran használt, erősen fekete műanyagokat pedig a közepes infravörös (MIR) spektrumuk alapján azonosítják. A spektrum alapján beazonosított részecskéket sűrített levegővel irányítják a megfelelő gyűjtőkbe. Mivel a berendezés másodpercenként kb. 400 részecskét tud kezelni, óránként kb. 1 tonna műanyaghulladék dolgozható fel. Polipropilén-elasztomer ötvözetek (PP-EPDM) esetében 96%-os tisztaság érhető el, amely elegendő a friss anyagéval egyenértékű tulajdonságok eléréséhez. Ez megnyitja az utat az előtt, hogy a reciklátumot újra a nagy értékű, autóipari alkalmazásokban használják fel. Eddig ilyen mértékű szétválogatást csak kézi úton lehetett elérni, ez pedig többnyire nem gazdaságos. A minisztérium 3 év alatt kb. 1,3 millió euró támogatást nyújtott, és hasonló összeggel járultak hozzá a részt vevő vállalatok is. A fejlesztés befejezése után Zwickauban egy vállalatot hoztak létre Erlos GmbH né-
ven, amely a technológiát a gyakorlatban alkalmazza. Eddig az eljárást főként ütközők újrahasznosítására alkalmazták, de gondolkoznak azon, hogy kiterjesszék elektronikai hulladékok hasznosítására is.
Préseléses granulálás a hulladékhasznosításában A porszerű szerves és szervetlen anyagokat gyártás vagy újrahasznosítás során olyan állapotba kell hozni, hogy azok más feldolgozási módszerekben felhasználhatók legyenek. A műanyag- és gumiiparban gyakran alkalmazzák a préseléssel kombinált granulálást erre a célra. Az ömlesztett áruk szemcseméretüktől, kémiai összetételüktől, nedvességtartalmuktól függően eltérően viselkedhetnek, ami befolyásolja kezelésüket. Problémát jelenthet az összetétel ingadozása, heterogenitása, a kis halmazsűrűség, a kis szemcseméret, az összetapadási hajlam stb., amelyek akadályozhatják az adagolást, a keverést, a szállítást, a raktározást stb. Az egyik megoldási lehetőség a granulálás. Az ömlesztett anyagok extrudálásához és granulálásához gyakran csúsztató és kötőanyagokat kell hozzájuk adni. Jellegzetesen ilyen ömlesztett áruk az olyan műanyagadalékok, mint pl. az antioxidánsok, stabilizátorok stb., amelyeket felhasználás előtt ugyancsak kompaktálni kell. Ilyen anyagokat alkalmaznak többek között PVC-kompaundokban is, ahol a nyersanyag (a PVC) is porszerű. Az adalékok mennyisége a kompaundban általában nem haladja meg a 35%-ot. A PVC adalékok régebben többnyire ólomtartalmúak voltak, ma már inkább kalcium és cink alapú vegyületeket használnak erre a célra. Ez megváltoztatta a préselés körülményeit is – a mai termékek többnyire alacsonyabb hőmérsékleten olvadnak. Egy másik, ugyancsak a műanyagipar által használt ömlesztett áru a talkum, amelyet töltőanyagként használnak. A talkumot bányásszák, majd őrlik. A por hidrofób jellegű. Porformában használja a műanyagipar, granuláltan inkább a papíripar. A granulálás körülményeitől függően stabilabb vagy lazább aggregátumok állíthatók elő a porból. A műanyagokhoz leginkább a szilárdság és ütésállóság beállítása miatt, meg a pigmentek mennyiségének csökkentésére szokták adagolni. A talkumot granulálás előtt tárolják, majd víz, esetleg egyéb adalékok hozzáadása után a présbe juttatják, majd a préselt granulátumot egy szállítószalagon 1% nedvességtartalom alá szárítják. A préselés után a halmazsűrűség 1 kg/m3 fölé növelhető, ami javítja a későbbi feldolgozhatóságot az extruderben.
A préseléses granulálást a háztartási és ipari hulladékok feldolgozásban is alkalmazzák. Ahhoz, hogy a hulladékokat jól lehessen granulálni, be kell állítani a szemcseméretet, a halmazsűrűséget, nedvességtartalmat stb. A háztartási hulladék, lomok, ipari hulladékok, építési hulladékok, textilhulladékok, műanyaghulladékok esetében a legnagyobb préseket szokták alkalmazni, amelyek kellő erőt tudnak kifejteni és kellő termelékenységűek. A granulálást a hulladékok esetében az alábbi műveleteknek kell megelőznie: a vas és színesfémek elválasztása, szitálás, keverés, előszárítás – ezek mind befolyásolják a végső granulátum minőségét. Szilárd granulátumok előállítása esetén a granulátumot le kell hűteni és a hűtőlevegőt külön is kezelni kell. A pelyhes granulátumok előállítása háromszor olyan termelékeny, és itt a felhasznált villamos energia mintegy felét a pelyhes granulátum előállítására fordítják. A préseléses granulálást gyakran alkalmazzák az égetéses vagy pirolitikus feldolgozás előkészítő lépéseként (pl. ha szerves anyagot tartalmazó hulladékot cementművekben akarnak elégetni). A használt autóabroncsokat ugyancsak fel lehet anyagukban dolgozni, de energetikailag is hasznosíthatók. Németországban pl. 2000-ben a használt abroncsok felét használták fel a fém és egyéb anyagok eltávolítása után primer vagy szekunder tüzelőanyagként kalcináló kemencékben. Lehetséges a pirolízis + hidrogénezés révén nyersanyagként történő hasznosítás is, de ezek gazdaságossága kérdéses. Jelenleg Németországban a használt abroncsok mintegy 15%-át használják fel anyagukban, amit őrlés és granulálás előz meg. A használt gumit az új gumiba azonban a minőségromlás veszélye miatt mindenképpen csak korlátozott mértékben lehet bedolgozni. A gumigranulátumokat fel lehet használni járófelületek és sportpályák készítéséhez, valamint be lehet dolgozni azokat hőre lágyuló műanyagokba is. A préseléses granulálást személy- és tehergépkocsik hulladékabroncsai eldolgozására 2,5 tonna/óra teljesítményig sikerült javítani. A követelményektől függő számú granulálási lépésben szétválasztják a gumit, az acélt és a textil komponenseket, amelyeket szitálással és rostálással választanak el egymástól. Egy konkrét esetben pl. az alábbi frakciókat állították elő: – acélfrakció, kb. 15%, – 4–8 mm méretű gumigranulátum, kb. 15%, – 1,5–4 mm méretű gumigranulátum, kb. 15%, – 1,8 mm-nél kisebb méretű gumigranulátum, kb. 35%, – gumi- és textilszálkeverék, kb. 20%.
A préseléses granulálást a fenti példák szerint tehát sokféle technológiában lehet felhasználni, többek között a műanyag- és gumihulladékok feldolgozásában is. Bánhegyiné Dr. Tóth Ágnes Preusker, W.; Vetter, M.; Arnold, A.: PVC-Recycling als Entsorgunsoption. = UmweltMagazin, 35. k. 9. sz. 2005. p. 41–43. Ploetz, C.; Reuscher, G.; Stollberg, C.: Sortenreiner Kunststoff aus Alt-Kfz. = UmweltMagazin, 35. k. 3. sz. 2005. p. 38–39. Gursch, M.: Pelletieren und extrudieren. = UmweltMagazin, 35. k. 4/5. sz. 2005. p. 76–78.
