FEDERPLAST.BE Innovatief design met kunststoffen 18 september 2007, Gent Design for recycling Recycling for design vanuit de verpakkingsindustrie An Vossen Technical Manager Plarebel
Inleiding
Ecodesign Door het gebruik van verschillende termen lopen de meningen over een definitie van ecodesign uiteen, maar ze leiden meestal tot dezelfde kern: Integreer milieu-aspecten in de ontwerpfase Bekijk hierbij de volledige levenscyclus van het ontwerp Verminder de milieulast van het uiteindelijke ontwerp. De bedoeling van ecodesign bestaat erin milieuaspecten, naast traditionele criteria zoals functionaliteit, esthetiek, ergonomie, veiligheid en economische waarde op een volwaardige manier te integreren in de ontwikkelingsfase van een product.
Ecodesign Daarnaast worden vaak verschillende termen gebruikt die op een of andere manier te maken hebben met ecodesign: Duurzame productontwikkeling Design for recycling Maatschappelijk verantwoord ondernemen Carbon footprint Cradle-to-Cradle Ondanks enkele verschillende aandachtspunten, hebben al deze termen allemaal hetzelfde doel hebben: ontwerpen met meer aandacht voor het milieu.
Minder milieubelastend? Er zijn verschillende mogelijkheden om een product minder milieubelastend te maken, afhankelijk van het product en de toepassingen. 8 levenscyclusstrategieën om je product te verbeteren: Materiaalkeuze - grondstofvervanging Materiaalbesparing Verbetering productieproces Optimalisatie distributie Optimalisatie productgebruik Optimalisatie levensduur Optimalisatie afvalfase
Design for recycling Design for recycling is een strategie waarbij reeds bij het ontwerp rekening wordt gehouden met de recyclagefase. 'Design for Recycling' kan door: Kiezen voor materialen die goed recycleerbaar zijn Voorrang te geven aan gebruik van gerecycleerde materiaal Minder soorten materialen te gebruiken Product zo te bouwen dat demontage achteraf snel en eenvoudig wordt. Alle onderdelen te merken zodat ze makkelijker te sorteren zijn Wat zijn de recyclagemogelijkheden voor mijn product? Dit is verschillend afhankelijk van de herkomst, samenstelling, inzamelstructuren, scheidingstechnieken en recyclageprocessen.
Kunststofrecyclage vanuit de verpakkingsindustrie
Verpakkingen Elke dag opent de Belg gemiddeld zeven verpakkingen. Vaak denken wij dat al die verpakkingen niet alleen zinloos, maar ook milieubelastend zijn: Een groot deel van het afval bestaat uit verpakkingen. Een deel van dat afval brengen we gewoon mee uit de winkel. Kijk maar eens na hoeveel onnodige verpakking u koopt als u boodschappen doet. Nochtans vervullen verpakkingen een belangrijke rol: bewaren en beschermen van het product beschermen van mens en omgeving diversificatie en portionering opslag en transport informatie verschaffen over het product en zijn gebruik andere functies zoals diefstalbeveiliging en gebruiksvriendelijkheid.
Kunststofverpakkingen Verpakkingen in West-Europa: 50% van alle producten zijn in kunststof verpakt, terwijl de kunststofverpakkingen in gewicht slechts 18% innemen. Gewicht van kunststofverpakkingen is over de laatste 10 jaar met 28% verminderd. Voordelen van kunststofverpakkingen Veelzijdig in toepassing, vorm, kleur. Licht Niet breekbaar Veilig & hygiënisch Handig in gebruik Herbruikbaar en recycleerbaar Innovaties (bv. intelligente en actieve verpakkingen)
Kunststofrecyclage Mechanische recyclage van kunststoffen is mogelijk onder de volgende voorwaarden: Homogene stroom van één type kunststof. Beperkte hoeveelheid storende elementen. Efficiënte scheiding van storende elementen. Afzetmogelijkheden voor het maalgoed en/of regranulaat. Storende elementen kunnen op verschillende manieren gescheiden worden: Flotatie (dichtheid van kleiner dan 1 g/cm3) Ferro- en non-ferro scheiding Lucht- of watercyclonen Automatische sortering in het visuele spectrum, NIR, UV. MAAR: Efficiëntie van maximum 95% Verlies van goed materiaal Vereist bijkomende investeringen.
Case study: Recyclage van PET flessen
PET productie (1) Geschiedenis: PET is in 1941 ontwikkeld door chemici van Dupont tijdens hun zoektocht naar nieuwe polymeren voor het vervaardigen van textielvezels. PET, of ook wel polyester, is de meest gebruikte synthetische vezel. In de jaren zeventig werd ontdekt dat PET ook in de vorm van een fles kan worden geblazen. Polyethyleentereftalaat is een polyester ontstaan via de reactie van een zuur (tereftaalzuur) met een alcohol (ethyleen glycol).
PET productie (2) Eén van de belangrijkste karakteristieken is de intrinsieke viscositeit (IV). De IV is afhankelijk van de ketenlengte van de polymeren. Hoe langer de ketens, hoe hoger de IV. IV van 0,60 dl/g - vezel IV van 0,65 dl/g - film IV van 0.76-0.84 dl/g - flessen Amorf of kristallijn Kristallisatie gebeurt wanneer een polymeerketen zich oprolt in een symmetrische patroon dat verschillende malen herhaald wordt. PET is van nature semi-kristallijn (opaak en wit). Transparante producten worden geproduceerd door de gesmolten polymeren snel af te koelen.
PET productie (3) PET is hygroscopisch. PET moet voldoende gedroogd worden (4u op 160 C), zoniet zal een hydrolyse reactie plaatsvinden. Dit resulteert in een lagere IV en een wijziging in de fysische eigenschappen van PET. Dichtheid Smeltpunt Kristalliniteit Kleur PET 1,38-1,40 g/cm 3 254-256 C 45-50% Opaak Wit
Trends in PET flessen (1) Design van een PET fles: 1,5 L 1 L 0,5 L 0,33 L 0,25 L water Materiaal : 100% PET Vorm Volume Kleur Dop + liner Etiket
Trends in PET flessen (2) Alle kunststoffen zijn gasdoorlatend. Monolaag (1 polymeer) Multilaag (bv PET/MXD-6) Monolaag blends (bv PET/PEN) O 2 scavengers Interne coating (bv plasma coating) Externe coating (dip coating) Nanocomposieten O 2 CO 2 O 2 CO 2 H 2 O, aromas, etc. Straling (UV, Vis, etc.)
Trends in PET flessen (3) Totale groei in 2006 van 6% in West Europa. Gewicht van een PET fles is de voorbije 15 jaar met 30% gedaald, en een verdere vermindering van 2-4 g zal binnenkort werkelijkheid worden. Marktaandeel PET flessen domineren de water- en frisdrankensectoren. De uitdaging van de PET industrie bestaat er in de grenzen van de PET verpakkingen te verleggen in termen van warm afvullen, gewichtsvermindering, verbeterde houdbaarheid. Recente ontwikkelingen maken het mogelijk PET flessen te gebruiken in andere marktsegmenten, zoals bier, fruit- en groentesappen, gearomatiseerde alcoholische dranken (FAB), melk,...
Inzameling van PET flessen
Sorteertechnieken
Recyclage van PET (1) ontvangst, inspectie & & opslag openen balen voorwassen Voorwassen man./auto sortering vermalen frictie wassen flotatie opslag auto sortering drogen spoelen
Recyclage van PET (2) De inkomende PET balen bevatten steeds andere materialen / voorwerpen. Resterende inhoud Doppen (HDPE of PP) en etiketten (meestal papier of PE) Storende elementen zoals metaal, PVC, PS, HDPE, ed. Deze materialen worden gescheiden door: Automatische sortering op flessen en/of maalgoed (visueel of NIR spectrum) Meerdere ferro- en non-ferro scheiders. Flotatie: niet enkel PET maar ook PVC, PS, PC en metalen zinken, terwijl de polyolefinen drijven. Aërodynamische scheiding Sommige materialen kunnen de recyclage van PET verstoren en mogen bijgevolg slechts in geringe hoeveelheden voorkomen. Zie volgende slides.
Recyclage van PET (3) Metalen Sneller verslijten van de messen en/of mesbreuk. Lagere capaciteit van de maalmolen. Metaal zinkt eveneens tijdens de flotatie. Bijkomende sortering op flessen en maalgoed. Eveneens verlies van goed materiaal. Het PET maalgoed wordt voor de meeste toepassingen geëxtrudeerd. De metalen deeltjes blokkeren de filter. Papier / karton Papierpulp zet zich vast op de installatie en/of schroeven. Zorgt voor problemen in de waterzuiveringsinstallaties. Drankverpakkingen Zie metaal Zie papier / karton
Recyclage van PET (4) Andere niet-polyolefinen vooral PVC PVC, PS, PC zinken eveneens tijdens de flotatie. Bijkomende sortering vereist. Eveneens verlies van goed materiaal. Bij verwarmen tot de normale verwerkingstemperatuur van PET zal PVC verbranden. Bij heldere producten leidt dit tot een geelverkleuring en zwarte stippen. Bij het maken van vezels kan dit leiden tot vezelbreuk. PS kan geurhinder veroorzaken (H 2 S).
Recyclage van PET (5) Gevolgen: Sortering: max. 0,1% Klant van recycleur: max. 20 ppm 50 x minder Eén enkele PVC fles van 25 g volstaat om de kwaliteit van een volledige baal van 250 kg te beïnvloeden!!!
Recyclage van PET (6) Polyolefinen Alle polyolefinen zinken in de flotatietank. Elke polyolefine heeft andere eigenschappen. Andere verpakkingen dan flessen en flacons De samenstelling is niet gekend, maar dit zijn meestal polyolefinen. Film / folies Film / folies kunnen uit verschillende materialen bestaan, waaronder barrière-materialen. Barrière materialen zoals voor sauzen Barrière-materialen zijn nodig om het product te beschermen tegen de invloeden van zuurstof. Gevolg: geelverkleuring van transparante producten / breken van de vezel
Recyclage van PET (7) Verpakkingen voor frituurolie, slaolie, ed. De olie vormt een film over het maalgoed en geeft een geelverkleuring van transparante producten. Verpakkingen voor azijn Dit veroorzaakt een daling van de ph van het waswater waardoor het wassen minder efficiënt is. Dit kan leiden tot een geelverkleuring van transparante producten. Verpakkingen van chemische / toxische producten Water wordt opnieuw gebruikt na zuivering in de waterzuiveringsinstallatie, en deze installatie is niet berekend op of vergund voor de zuivering van chemische / toxische producten.
Recyclage van PET (8) Samenvatting: Plastics Packaging Recyclability by Design commissioned by Recoup and sponsored by Reckitt Benckiser.
Innovatie versus recyclage CO 2 barrièr colorants O 2 barrier oxygen scavenger moisture barrier UV absorber reheat agent slip agent Opaak Transp. bruin / rood Transparant blauw / groen Transparant lichtblauw opaque metallisation labels & sleeves hot melt glue aluminium seals silicone valves AA scavenger Transparant & kleurloos bioplastics (PLA) Tegenstrijdige vereisten????
PET recycling in Europe (1) 2.500 kt 2.000 kt 1.500 kt 1.000 kt 500 kt 0 kt 2002 2003 2004 2005 Consumption Collection Recycling in Europe Source: PCI report for PETCORE
Recyclage in Europa (2) Recyclage van PET flessen en flacons per toepassing Flessen 15% Andere 4% Folie 16% Vezels 57% Binddraden 8%
Gebruik van RPET Ongeveer 15% van de Europese gerecycleerde PET wordt opnieuw gebruikt in de productie van flessen en flacons, al dan niet voor contact met voedingsmiddelen. PET flessen voor contact met voedingsmiddelen vereisen een state-of-the-art recyclageproces, zoals: Wellman (EcoClear) Bühler (zie SuperCycle van Amcor) Erema (Vacurema) URRC (oa. gebruikt door Cleanaway) De nieuwe flessen en flacons kunnen in principe voor 100% uit gerecycleerde materialen vervaardigd worden, maar doorgaans wordt RPET vermengd met virgin PET tot een concentratie van 10 tot 50% RPET.
Voorbeelden van recycling for design
BEDANKT! Diamant Building Boulevard A. Reyerslaan 80 B 1030 Brussels Tel: +32 2 239 97 81 Fax: +32 2 238 99 98 Mail: avossen.plarebel@essenscia.be plarebel@essenscia.be