Blandat avfall blir prima plast utan klimatpåverkan med banbrytande återvinning

Idag återvinns en bråkdel av allt material som skulle kunna bli ny plast. Nu har forskare på Chalmers tekniska högskola visat att kolatomerna i blandat brännbart avfall kan ersätta all fossil råvara för ny plastproduktion. Metoden för återvinning är inspirerad av naturens egen kolcykel och kan eliminera plastmaterialens klimatpåverkan, eller till och med rensa luften från koldioxid.

– I avfallet finns tillräckligt med kolatomer för att täcka all global plastproduktion. Genom att använda dessa 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 för hela systemet i praktiken innebär negativa utsläpp, säger Henrik Thunman, professor i energiteknik på Chalmers tekniska högskola och en av författarna till studien som publicerats i Journal of Cleaner Production.

För att åstadkomma cirkulära kretslopp behöver vi bättre ta vara på de resurser som redan används i samhället. Henrik Thunman och hans forskargrupp vill sätta fokus på en viktig resurs som idag ofta går upp i rök: de kolatomer som finns i vårt avfall, men som idag förbränns eller, i många länder, hamnar på soptippar i stället för att återvinnas. Detta är möjligt med tekniker som utvinner kolatomerna som finns i plastskräp, matavfall, papper och trä för 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.

800 grader…
Dagens plaståtervinning kan 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. Det möjliggör att återstående 80-85 procent av det fossila råvarubehovet kan ersättas.

Forskarna bakom studien arbetar med utvecklingen av en termokemisk återvinningsmetod som riktar in sig på att producera en gas som sedan kan användas som råvara i samma fabriker där dagens plastprodukter tillverkas från fossil olja eller gas. Till reaktorerna på Chalmers kraftcentral matas 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.

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.

Kan ersätta fossila råvaror
Forskningen har bedrivits inom projektet FUTNERC*. 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.

Se filmen om hur återvinningen går till:

Kort version, 3 minuter: https://youtu.be/ItzMyG3IKPc

Lång version, 30 minuter: https://youtu.be/fEPOnl8Q3PA

Till redaktörer:
Rörligt råmaterial för nedladdning

Studien Co-recycling of natural and synthetic carbon materials for a sustainable circular economy publicerades i Journal of Cleaner Production och är skriven av Isabel Cañete Vela, Teresa Berdugo Vilches, Göran Berndes, Filip Johnsson och Henrik Thunman.

Forskarna är verksamma vid Chalmers tekniska högskola.

FUTNERC
Ett femårigt forskningsprojekt som finansieras till hälften av Energimyndigheten och till 25 procent vardera av Borealis och Preem. Projektet har som mål att driva på omställningen inom kemiindustrin för att senast 2050 uppnå netto negativa utsläpp av växthusgaser från raffinaderier och kemiindustrier.

Kontakt:
Henrik Thunman, professor i energiteknik, institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap, Chalmers tekniska högskola, 031 772 14 51, henrik.thunman@chalmers.se 

Bildtexter

Plastpellets som 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

Henrik Thunman, professor i energiteknik, institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap, Chalmers tekniska högskola. Foto: Chalmers

Karin Wik
Presskommunikatör
0708-86 48 35
karin.wik@chalmers.se

________________

Chalmers tekniska högskola i Göteborg forskar och utbildar inom teknik och naturvetenskap på hög internationell nivå. Universitetet har 3 100 anställda, 10 000 studenter och utbildar ingenjörer, arkitekter och sjöbefäl.

Med vetenskaplig excellens som grund utvecklar Chalmers kompetens och tekniska lösningar för en hållbar värld. Genom globalt engagemang och entreprenörsanda skapar vi innovationskraft, i nära samarbete med övriga samhället. EU:s största forskningsinitiativ – Graphene Flagship – leds av Chalmers, liksom bygget av en svensk kvantdator.

Chalmers grundades 1829 och har än idag samma motto: Avancez – framåt.

---

Det är tillåtet att ladda ner, sprida och använda bifogade bilder och illustrationer, om inget annat anges, för publiceringar i samband med Chalmers pressmeddelanden så länge Chalmers och fotograf/illustratör står med som upphovsperson där möjlighet ges. Det är tillåtet att beskära och justera i materialet för att anpassa format för publikation men det är ej tillåtet att omarbeta originalet på ett sådant sätt att det ändrar den ursprungliga innebörden. Materialet är avsett att användas i redaktionellt syfte. Kommersiell användning, som del i marknadsföring av varor och tjänster, är inte tillåten.

Vi vill att Chalmers och våra fotografer och illustratörer namnges i samband med publicering där det är möjligt enligt följande modell:

• Foto: Chalmers tekniska högskola| Förnamn Efternamn
• Grafik/Illustration: Chalmers tekniska högskola| Förnamn Efternamn