Innowacyjne wykorzystanie mikrofal sposobem na recykling odpadów plastikowych
Według danych PETCORE Europe, w Europie do recyklingu trafia dwie trzecie butelek z politereftalanu etylenu (PET). Branża PET wyprzedza unijne cele o 10 lat, a w niektórych krajach ponad 90 % butelek jest zbieranych do recyklingu lub ponownego wykorzystania dzięki systemom kaucji. Branża potrzebuje mechanizmu zwrotu butelek, aby domknąć pętlę, i wyznaczyła sobie jasny cel, aby do 2029 roku zbierać 90 % butelek z PET. Ale jak postępować z butelkami, które zostaną już zwrócone? Zespół wspieranego przez UE projektu DEMETO proponuje nowatorskie rozwiązania. „Obecnie odpady PET z opakowań lub poliestrowe włókna tekstylne można poddawać recyklingowi mechanicznemu, ale taka obróbka, powtarzana kilkakrotnie, pogarsza właściwości materiałów, które ostatecznie mogą trafiać na wysypiska lub do spalarni”, wyjaśnia kierownik projektu Bruno Manduca, pracujący w firmie NextChem we Włoszech, która jest pomysłodawcą projektu. Sytuację dodatkowo komplikuje fakt, że metody mechaniczne nie mogą być stosowane w przypadku kolorowych butelek i włókien tekstylnych, w których poliester jest mieszany z innymi włóknami, takimi jak bawełna lub nylon, ponieważ włókien tych nie da się oddzielić i posortować. „Inne technologie, takie jak rozkład materiałów w podwyższonej temperaturze, znany jako piroliza, lub procesy recyklingu chemicznego i biologicznego, są obecnie rozwijane, ale wciąż nie są gotowe do zastosowania na skalę przemysłową”.
Szybszy i tańszy recykling
Zastosowana w projekcie DEMETO hydroliza alkaliczna to konwencjonalny proces, który ze względu na długi czas reakcji nie nadaje się do wykorzystania w skali przemysłowej. „Standardowy proces depolimeryzacji trwa od 12 do 24 godzin, co zależy głównie od temperatury”, mówi Manduca. Tutaj dochodzimy do innowacyjnego rozwiązania opracowanego przez firmę w ramach projektu DEMETO. „Połączenie mikrofal wspomaga reakcję przy pomocy procesu oczyszczania, co stanowi kluczowy czynnik decydujący o efektywności tej techniki”, tłumaczy Manduca. Głównym makroskopowym efektem działania mikrofal jest przyspieszenie reakcji, co pozwala na skrócenie czasu depolimeryzacji z kilku godzin do mniej niż 10 minut. „Dzięki temu możemy zmniejszyć rozmiary aparatury, a tym samym ograniczyć nakłady inwestycyjne. Metoda ta jest również bardziej efektywna: mikrofale umożliwiają niemal pełną konwersję polimerów poddawanych procesowi depolimeryzacji, dzięki czemu powstaje mniej odpadów”. Zespół DEMETO opracował także solidny i niezawodny proces oczyszczania, umożliwiający odzyskiwanie monomerów o wysokim stopniu czystości, tak aby można je było ponownie wykorzystać do tworzenia nowych polimerów pierwotnych. „System jest w mniejszym stopniu uzależniony od nowych zasobów, ponieważ ogranicza zapotrzebowanie na większą ilość monomerów pochodzących z przemysłu petrochemicznego, co skutkuje wytwarzaniem mniejszych ilości CO2. Cieszymy się, że przyczyniamy się w ten sposób do rozwoju gospodarki o obiegu zamkniętym”. Obie funkcje zostały przetestowane w skali laboratoryjnej i pilotażowej, a obecnie trwają testy w zakładzie demonstracyjnym. Jak podkreśla Manduca, takie podwójne podejście wyznacza nowy kierunek, jeśli chodzi o recykling PET. „Połączenie reakcji wspomaganej przez mikrofale z procesem oczyszczania stanowi kluczowy element wpływający na zwiększoną skuteczność tej techniki”. W oparciu o umowę z partnerem projektu, firmą gr3n z siedzibą w Szwajcarii, która jest właścicielem patentu na zastosowanie mikrofal do depolimeryzacji PET, zakład będzie działał przez 5 lat. Planuje się testowanie różnych materiałów dostarczanych przez potencjalnych klientów. Główni interesariusze są zrzeszeni w Przemysłowej Radzie Doradczej projektu, w skład której wchodzą firmy Unilever, Coca-Cola, Oviesse, Danone i Henkel.
Ambitny cel, pomyślna realizacja
Realizacja projektu, w tym w szczególności zaprojektowanie i budowa instalacji demonstracyjnej, była dla zespołu ogromnym wyzwaniem. Ostatnie 4 lata to okres intensywnej pracy, koncentrującej się głównie na budowie zakładu demonstracyjnego. „Pomysł na zaprojektowanie zakładu zrodził się podczas prac laboratoryjnych. Koordynowaliśmy pracę zespołu tworzonego przez 14 europejskich partnerów, którzy pracowali zgodnie z napiętym harmonogramem. Budowa zakładu i zakładanie przedsiębiorstwa były bez wątpienia najciekawszymi etapami ostatnich 4 lat. Niezwykle cenna była dla nas możliwość porównania się ze specjalistami z innych krajów w zakresie realizacji tych samych celów”. Zespół musiał stawić czoła wyzwaniom związanym z pandemią, w tym przede wszystkim wielomiesięcznym opóźnieniom dostaw materiałów i sprzętu oraz wstrzymaniem prac budowlanych. „Teraz, w przededniu uruchomienia zakładu, możemy powiedzieć, że jesteśmy w pełni zadowoleni z pracy wykonanej w ramach projektu oraz współpracy z różnymi partnerami, którzy zawsze aktywnie udzielali nam wsparcia, gdy było ono potrzebne”, mówi z dumą Manduca.
Słowa kluczowe
DEMETO, recykling, PET, politereftalan etylenu, mikrofale, NextChem, gr3n
