Banbrytande återvinning förvandlar blandat avfall till premiumplaster – utan klimatpåverkan

Nytt återvinningsprojekt på Chalmers Tekniska Högskola

​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.

*Vad är 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 

Artikeln pubicerades på Chalmers nyheter 220630.

Här kan du se ett par filmer om projektet: