Według naukowców BASF do zapewnienia możliwości recyklingu szerokiej gamy tworzyw sztucznych potrzebne jest połączenie różnych technologii. W odróżnieniu od masowych tworzyw standardowych, takich jak poliolefiny stosowane w opakowaniach, tworzywa specjalistyczne często wymagają technologii recyklingu dostosowanych do ich określonych właściwości i zastosowań. Dotyczy to na przykład modyfikowanych poliolefin, poliuretanów i poliamidów. Materiały te są projektowane do wymagających zastosowań, w tym w motoryzacji, gdzie standardowe tworzywa często nie zapewniają wymaganych parametrów użytkowych. Temat ten został omówiony w niedawnym artykule naukowców BASF w amerykańskim czasopiśmie naukowym Accounts of Materials Research. Osiągnięcie obiegu zamkniętego dla tworzyw pochodzących z heterogenicznych strumieni odpadów wymaga skalowalnych procesów sortowania oraz właściwego zestawu technologii recyklingu. Odpowiednie podejście zależy zarówno od samego materiału, jak i od składu strumienia odpadów.
„Nie istnieje jedna standardowa technologia recyklingu tworzyw technicznych” - podkreślił główny autor, dr Bernhard von Vacano, kierujący programem badawczym Plastics Circularity Research Program w BASF. „Kluczowe jest natomiast inteligentne połączenie różnych, uzupełniających się technologii, dostosowanych do konkretnych strumieni odpadów tworzyw. Celem jest wytwarzanie wysokiej jakości materiałów z recyklingu i osiągnięcie zamkniętej pętli dla tworzyw technicznych”.
Różne ścieżki recyklingu tworzyw
Najpowszechniejszą technologią jest recykling mechaniczny, w którym tworzywa są sortowane, rozdrabniane i topione. Proces ten jest energooszczędny, ale nie sprawdza się w przypadku wszystkich rodzajów tworzyw i wymaga czystych oraz jednorodnych strumieni odpadów. Recykling mechaniczny szczególnie dobrze nadaje się do odpadów opakowaniowych o dużych wolumenach względnie czystych polimerów i ograniczonej ilości dodatków. Wymagania jakościowe i higieniczne mogą jednak ograniczać wykorzystanie materiałów z recyklingu mechanicznego w nowych produktach opakowaniowych.
Recykling mechaniczny ma ograniczenia w przypadku tworzyw stosowanych w technicznie wymagających aplikacjach, ponieważ odpowiednie strumienie odpadów są często trudno dostępne, a wyroby z tworzyw często zawierają złożone kompozycje polimerowe. Z kolei recykling z użyciem rozpuszczalników jest odpowiedni dla bardziej złożonych odpadów tworzywowych. W tym procesie rozpuszczalnik jest używany do selektywnego rozpuszczania, oddzielania i oczyszczania jednego rodzaju tworzywa. Na przykład poliamidy mogą być odzyskiwane ze złomowanych pojazdów i ponownie wykorzystywane do produkcji nowych komponentów.
Inną ważną technologią recyklingu jest depolimeryzacja. W tym procesie tworzywa są rozkładane na swoje elementy składowe, a następnie ponownie łączone. Naukowcy BASF opracowali loopamid, proces umożliwiający recykling poliamidu 6 w obiegu zamkniętym w relacji tekstylia-tekstylia. Odpady tekstylne mogą więc zostać ponownie przekształcone we włókna poliamidowe o takich samych standardach jakości jak konwencjonalny poliamid 6. Na początku 2025 r. BASF uruchomił swoją pierwszą komercyjną instalację produkcyjną loopamid w zakładzie Caojing w Szanghaju w Chinach.
Tworzywa z bardzo heterogenicznych strumieni odpadów, które często trafiają do spalarni, mogą być poddawane recyklingowi w procesach termochemicznych, takich jak piroliza lub zgazowanie. Technologie te wymagają dużej ilości energii. W pirolizie długołańcuchowe polimery tworzyw są rozkładane na krótkie łańcuchy węglowodorowe, które mogą być następnie ponownie wykorzystane jako surowiec, olej pirolityczny. Zgazowanie prowadzi do powstania gazu syntezowego, który może być stosowany jako surowiec chemiczny w produkcji.
Ramy regulacyjne jako warunek zwiększenia skali
Liczne projekty pilotażowe BASF wykazały, że wiele procesów recyklingu poliuretanów i poliamidów jest technicznie wykonalnych i może przekształcać odpady tworzywowe z powrotem w surowiec o jakości materiału pierwotnego. „Zanim jednak technologie te będzie można wdrożyć na dużą skalę i zanim możliwe będzie uzasadnienie biznesowe dużych inwestycji, muszą zostać spełnione dwa kluczowe warunki. Po pierwsze, potrzebujemy skutecznych systemów gospodarki odpadami, które w długim okresie utrzymają tworzywa w obiegu. Po drugie, decydenci muszą zapewnić jasne i wiarygodne ramy regulacyjne wspierające recykling” - powiedział dr Jens Hamprecht, współautor publikacji i wiceprezes w dziale Performance Materials BASF.
Jako ważny filar transformacji w kierunku zrównoważonej gospodarki recykling utrzymuje materiały w obiegu, zmniejsza zależność od surowców kopalnych i oszczędza zasoby. Jasne i przewidywalne ramy regulacyjne mogą pomóc w pozycjonowaniu Niemiec i Europy jako wiodących ośrodków innowacji, wspierając postęp technologiczny i zrównoważony wzrost w przemyśle chemicznym i wytwórczym. BASF wskazuje, że z tego powodu prowadzi badania w całym łańcuchu wartości, aby systematycznie doskonalić procesy recyklingu i zamykać obiegi materiałowe.