Przełomowa technologia segregacji plastiku: naukowcy potrafią rozpoznać różnych 12 gatunków tworzyw

Jednym z największych wyzwań w recyclingu jest kwestia właściwego segregowania i przygotowania odpadów do dalszego procesowania. Jest to szczególnie problematyczne w przypadku tworzyw sztucznych, które są bardzo zróżnicowane względem siebie, zarówno pod względem składu chemicznego jak i wynikających z tego właściwości fizycznych. Równocześnie na pierwszy rzut oka jest ekstremalnie trudno rozróżnić produkty ze względu na gatunek materiału z jakiego zostały wykonane – dotyczy to w równym stopniu przeciętnych ludzi, którzy są w tej materii kompletnymi laikami, jak i specjalistów od tworzyw sztucznych, którzy w najlepszym przypadku będą w stanie stwierdzić rodzinę danych tworzyw, ale niekoniecznie konkretny gatunek.

Każdy plastik to połączenie wielu polimerów opartych o różne związki chemiczne i dodatki takie jak pigmenty, włókna lub jeszcze inne polimery (dotyczy to materiałów kompozytowych). Gdy do sortowni śmieci trafia ładunek plastikowych odpadów, posegregowanie ich ze względu na gatunek jest bardzo problematyczne…

O ile możemy założyć, że np. butelki po napojach zostały wykonane z PET (który i tak może być domieszkowany innymi związkami chemicznymi), o tyle pozostałe produkty plastikowe mogą być wykonane z kilkudziesięciu różnych gatunków materiałów, których nie można łączyć ze sobą w dalszym przetwórstwie. Różne tworzywa mają np. różne temperatury topnienia, o różnicach wahających się nawet na poziomie kilkudziesięciu stopni – gdy będziemy próbowali je przetwarzać równocześnie – jedne będą się topić, a inne wciąż będą w stanie stałym lub jedne będą się topić, a drugie przetapiać / gotować lub zwęglać, co zrujnuje cały proces przetwórczy.

Aktualnie odpady plastikowe są segregowane przy użyciu technologii bliskiej podczerwieni (NIR) lub poprzez testy gęstości (pływa / tonie w wodzie). Metody te mogą oddzielać niektóre frakcje tworzyw sztucznych (na przykład PE od PP od PET), ale nie ze 100% dokładnością. Niemożliwe jest osiągnięcie pełnej, chemicznej czystości składu, tymczasem plastik musi być co najmniej w 96% czysty pod względem rodzaju polimeru, aby mógł zostać poddany recyklingowi w konwencjonalnym przemyśle. Oznacza to, że odpady trzeba rozdzielić na prawie czysty produkt pod względem składu chemicznego.

Pojawiła się jednak szansa, aby powyższy problem rozwiązać, co może w przyszłości przełożyć się na prawdziwą rewolucję w kwestii segregowania odpadów plastikowych!

Naukowcy z Wydziału Inżynierii Biologicznej i Chemicznej Uniwersytetu w Aarhus opracowali we współpracy z Vestforbrænding, Dansk Affaldsminimering Aps i PLASTIX nową technologię obrazowania, która pozwala dostrzec różnicę między 12 różnymi rodzajami tworzyw sztucznych. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie naukowym Vibrational Spectroscopy.

Do analizy wykorzystywana jest kamera hiperspektralna w obszarze podczerwieni oraz uczenie maszynowe do analizy i kategoryzacji rodzaju tworzywa, znajdującego się już na pasie transmisyjnym w sortowni. Tworzywo sztuczne można następnie podzielić na różne typy – na ten moment, metoda pozwala na identyfikację najpopularniejszych materiałów stosowanych w produktach codziennego użytku:

Dzięki tej technologii można rozpoznać różnice pomiędzy wszystkimi rodzajami plastików konsumenckich i kilkoma wysokowydajnymi tworzywami sztucznymi. Można nawet określić różnicę między tworzywami sztucznymi, które składają się z tych samych chemicznych elementów budulcowych, ale mają nieco inną strukturę. Została już przetestowana w skali pilotażowej i ma zostać wdrożona w PLASTIX i Dansk Affaldsminimering Aps wiosną 2022 roku.

Źródło: www.sciencedirect.com
Zdjęcie: www.pixabay.com