Plastic fantastic

I Australia omdannes plastavfall nå til bensin, diesel og strøm i det som virker som en svært enkel kjemisk prosess.

Fra juni 2016 til juni 2017 kommer det australske selskapet til å produsere 49 millioner liter diesel og 16 millioner liter bensin fra plastikk. Drivstoffet skal være av en slik kvalitet at det tilfredstiller gjeldende krav.

Kritiske røster mener at vinninga går opp i spinninga, ettersom drivstoffproduksjonen forbruker plastavfall som ellers kunne ha blitt resirkulert og omdannet til nye plastgjenstander. Selskapet på sin side hevder at de i hovedsak bruker ikke-resirkulerbar plast. Jeg vet ikke. Hva tror du?

Plastisk operasjon

Sorteringssamfunnet

Innbyggerne i Lillehammer kommune begynte å kildesortere

Plast hører ikke hjemme henslengt ute i naturen.
Plast hører ikke hjemme henslengt ute i naturen.

søppel for over 20 år siden. Den gang hevdet onde tunger at det var liten vits i å sortere avfallet sitt; alt havnet uansett på den samme dynga. Dette har blitt tilbakevist av avfallsselskapet flere ganger, men det viser seg at overbevisningen er seiglivet; det er ikke mer enn et par uker siden forrige gang jeg hørte denne skepsisen omtalt. Mye tyder på at de nyutdannede miljøpsykologene fra Høgskolen i Lillehammer får nok å henge fingrene i når de skal røske opp i folks inngrodde holdninger til kildesortering.

En livsløpsanalyse viser at for hvert kilogram plast som blir materialgjenvunnet spares miljøet for 0.9 kg CO2-ekvivalenter. Årlig kaster norske husholdninger 90876 tonn plast. 25.2% av dette blir materialgjenvunnet, mens 69.7 blir energiutnyttet. Tallene viser at det altså er potensiale for forbedring når det gjelder mengden resirkulert plast. Imidlertid krever plastgjenvinning at man holder tunga rett i munnen. Når 10 tonn skal sorteres per time sier det seg selv at det stilles høye krav til sorteringsprosessen, både med tanke på kapasitet og kvalitet. I gamle dager ble plastene sortert manuelt, men nymotens teknologier har imidlertid gjort det mulig å automatisere dette arbeidet. La oss ta en kikk på dette.

Plastic fantastic

Plast er polymere forbindelser. På molekylært plan er disse stoffene bygget opp av enheter (monomer) som er bundet sammen til lange molekylkjeder. Forskjellige typer plast kan bestå av ulike monomerer som gir materialet dets egenskaper. Dersom byggestenen er etylen vil plasten kalles polyetylen, propylen danner polypropylen osv. Egenskapene til plasten er imidlertid også avhengig av hvordan de lange molekylene er pakket sammen. Dersom det er forholdsvis rette molekyler vil de kunne stables tett sammen, og vi har en plast med høy tetthet. Dersom polymeren derimot har mange forgreninger vil molekylstrukturen ligne mer på sprikende staur, og det er vanskelig å få dem til å ligge tettpakket. Vi har dermed en plast av lavere tetthet.

Råstoffene til noen av de vanligste plastypene er såkalte olefiner, hovedsakelig etylen (eten) og propylen (propen). Olefiner fremstilles i stor skala fra naturgass eller fra en annen petroleumfraksjon, nafta. Det finnes også et annet råmateriale som kan vise seg å bli et viktig råstoff i plastproduksjonen i fremtiden, metanol. Metanol kan fremstilles fra naturgass eller kull. Kina ønsker å sikre tilgangen til metanol i årene som kommer, både ved å øke import fra USA, og ved å bygge nye kullkraftverk. På denne måten kan landet fortsette å forsyne verden med ekte kinesisk plast av den edleste kvalitet. Det har seg nemlig slik at den beste plasten er den som kommer direkte fra plastfabrikken. Produsentene har veldig god kontroll på materialets egenskaper. For resirkulert plast er det imidlertid slik at kvaliteten forringes for hver gjenvinningssyklus som materialet gjennomgår.

Plasten som skal resirkuleres kvernes opp i mindre biter før den vaskes, tørkes, smeltes, formes og omsettes som granulat. Før denne prosessen starter opp, er det svært viktig at plasttypene har blitt riktig sortert. På samme måte som at olje og vann er ikke blandbare, vil heller ikke smelten fra ulike typer plast være blandbare med hverandre. Når urene materialer støpes om, vil forurensningene separeres ut i egne faser med dannelse av interne grenseflater. En slik manglende ensartethet vil påvirke de mekaniske egenskapene negativt. En dårlig plastsortering vil derfor føre til dårligere kvalitet på det resirkulerte materialet.

Sortering med stråling

I dag foregår mye av plastsorteringen automatisk ved hjelp av spektroskopiske metoder. Prinsippet for spektroskopisk karakterisering er at objektet man vil studere bestråles med elektromagnetisk energi, og sensorer registrerer hvordan objektet responderer. I kjemilaboratoriet finnes det for eksempel instrumenter for ultrafiolett eller røntgenstråling. I plastsorteringsøyemed er spesielt nærinfrarød-området (NIR) i det elektromagnetiske spekteret relevant. Dette er den delen av det infrarøde bølgelengdeintervallet som ligger nærmest synlig lys, og som gir mulighet til å gjenkjenne forskjellige plasttyper. Norske Tomra er kjent som leverandør av panteautomater, men selskapet har også utviklet metodikk for plastsortering basert på NIR-spektroskopi. Prosessen går ut på at det usorterte avfallet fordeles jevnt på et samlebånd på vei mot strålingsenheten, akkurat som kyr på vei til slaktebenken. Søppelbitene blir så bestrålt med NIR-stråling, og den reflekterte strålingen registreres av sensorer som kan fastslå hva slags type plastmateriale det er snakk om. En pneumatisk reguleringsenhet med et intrikat system av dyser sørger for at plastbiten blåses vekk fra samlebåndet og til slutt havner i riktig bås. Tomra-modellen som er i bruk på ROAS IKS på Romerike er i stand til å sortere 5 ulike typer plast.

NIR-spektroskopi har imidlertid sine begrensninger. Prosedyren kan ikke håndtere sort plast. Videre er det utfordringer knyttet til avfall som består av flere ulike plasttyper. Dessuten tar den ikke hensyn til additiver, det vil si kjemikalier som er tilsatt plasten som farge, myknere etc. Disse stoffene kan ende opp i det ferdige resirkulerte plasten, og bidra til å redusere kvaliteten.

Nå har tyske forskere funnet en ny metode å sortere plastavfall basert på fluorescens. Jeg vet ikke om jeg helt liker denne metoden. Les og døm selv.

Kanskje vi skal sette vår lit til bioplast, som er i vinden for tiden. Bioplast blir også tema for neste artikkel her på vagavigi.no, så stay tuned, som dæm si.

[thumbs-rating-buttons]

Vedrørende trespritens fortreffelighet

Frykter du å bli oppfattet som en lettvekter når du beveger deg ute i selskapslivet? Drømmer du om å høste anerkjennelse og beundring ved å øse av din kunnskap i sosiale lag? Ta et skritt på veien, og bli litt klokere ved å lese denne artikkelen om metanol.

 

Metanol i solnedgang. Riktignok er dette et glass vann, men det kunne like gjerne vært metanol; stoffene ser helt like ut.
Metanol i solnedgang. Riktignok er dette bare et glass vann, men det kunne like gjerne vært metanol; stoffene ser helt like ut, og har nesten lik brytningsindeks!

Metanol (kjemisk formel: CH3OH) er det samme som tresprit. Metanol er det minste medlemmet av alkoholfamilien, og den mannevonde lillesøsteren til etanol. Disse to må ikke forveksles, for mens etanol er noe som enkelte av oss av og til nyter i lystige lag, er metanol noe man absolutt ikke skal meske seg med; stoffet er fryktelig farlig. Termen tresprit stammer fra tidligere tider, da metanol ble tilvirket ved tørrdestillasjon av tre. Også i fremtiden kan biomasse bli et mulig råstoff for bærekraftig metanolproduksjon, men per i dag fremstilles kjemikaliet hovedsakelig av naturgass, og til en viss grad kull. I Norge produserer Statoils anlegg på Tjeldbergodden omlag 900.000 tonn metanol årlig. I 2013 var den globale etterspørselen drøyt 60 millioner tonn, og i løpet av en tiårsperiode forventes dette å øke til over 100 millioner tonn. Hva er det som gjør denne kjemiske forbindelsen så ettertraktet?

Metanol er forholdsvis enkelt å produsere fra en billig og lett tilgjengelig råvare. I USA ser metanolindustrien ut til å få en ny vår. Stengte fabrikker starter opp igjen sin produksjon, samtidig som nye metanolanlegg popper opp som paddehatter. Denne utviklingen skyldes i hovedsak to forhold. For det første ser etterspørselen etter metanol ut til å øke voldsomt i Kina i årene som kommer. Kinas tørst etter metanol kommer av at landet skriker etter et råmateriale til olefiner (alkener), som er plastråstoff. En forholdsvis nymotens teknologi gjør det mulig å omdanne metanol til nettopp slike olefiner. Prosessen kalles MTO (methanol-to-olefins), og er faktisk ikke så rent lite norsk. På 1990-tallet ledet Norsk Hydro an i utviklingen av denne teknologien, som hittil har blitt ansett som “en nisjeprosess”,  men som altså kan bidra til å redde kineserne fra metanoltørstedøden. Den andre årsaken til at metanolindustrien synes å gå en lys fremtid i møte, er skifergassrevolusjonen, som har ført til en dramatisk reduksjon i prisen på naturgass i USA. Ny teknologi har gjort det lønnsomt å utvinne og prosessere gassforekomster som tidligere har blitt vurdert som utilgjengelig. For noen år siden trodde man at USA måtte importere naturgass i stor skala post-2020, men nå forventes det i stedet at USA vil bli eksportør av gass. Det estimeres at om lag halvparten av landets naturgassproduksjon vil komme fra skifergass i 2035. Denne utviklingen har ført til at kinesiske investorer spiller en ikke så helt liten rolle i revitaliseringen av den amerikanske metanolindustri, med forventninger om eksport tilbake til Kina.

Skifergassproduksjonen er ikke ukontroversiell. Som med alle andre fossile ressurser vil bruk av skifergass medføre utslipp av CO2, men i tillegg følger det med en hel rekke andre bekymringer i forhold til utvinning av naturgass fra konvensjonelle kilder. Metoden som brukes i produksjonen av skifergass kalles fracking. Denne teknikken innebærer å pumpe en blanding som består av vann, kjemikalier og sand inn i brønnen under høyt trykk. Dette fører til sprekkdannelse i skiferen som gassen kan sive ut gjennom. Fracking innebærer en risiko for at kjemikalier skal sive ut i grunnvannet, og dermed utsette befolkningen for giftige stoffer. Videre hevdes det at produksjonsmetoden forårsaker betydelige lekkasjer av drivhusgassen metan ut til atmosfæren. Det rettes dessuten kritikk mot det høye vannforbruket i prosesseringen. Når gassfeltene ligger i karrige områder som gjennomgår hyppige tørkeperioder, vil en omfattende utvinning av skifergass kunne føre til en ekstrabelastning på allerede hardt pressede vannressurser. På grunn av alle bekymringene forbundet med produksjonsmetoden har man i Europa regulert fracking i varierende grad, og enkelte land har innført forbud til tross for at de har påvist skifergassressurser innenfor rikets grenser.

Metanol er en veldig fleksibel forbindelse i den forstand at stoffet har mange anvendelsesområder innen den petrokjemiske industri. Vi har allerede sett at stoffet kan brukes til produksjon av olefiner, som er utgangsmaterialet for plastproduksjon. Metanol er et energirikt molekyl. Dette utnytter man når stoffet anvendes som drivstoff og energibærer. Metanol har et oktantall på 114, og forbindelsen kan brukes direkte som drivstoff i modifiserte bilmotorer, eller som tilsetningsstoff i bensin. I henhold til direktiv 2009/30/EC er det tillatt å blande inn 3% metanol i bensin i Europa. USA er noe mer tilbakeholdne, trolig for å verne om sin store maisbaserte etanolindustri. Vi skal huske på at etanol og metanol er nære slektninger; begge er alkoholer, og de to stoffene har mange av de samme anvendelsene. Metanol kan også risikere å ende opp i dieseltanken, men da må forbindelsen først konverteres til dimetyleter, DME. Alternativt kan metanol brukes til produksjon av biodiesel. (Les mer om hvordan man lager biodiesel fra alger.)

Henger du fortsatt med? Jeg kunne ramse opp mange flere anvendelser, synteseruter, etc., men frykter da at innholdet blir i overkant teknisk for den jevne vagavigi-leser. Jeg oppfordrer heller den interesserte til å klikke seg inn på noen av linkene i denne artikkelen. Jeg tror uansett at du nå burde ha tilstrekkelig kunnskap til å kunne forbløffe dine bekjentskaper ved neste sammenkomst. Og det var jo hele poenget. Tross alt.

 

[thumbs-rating-buttons]