Które rodzaje technologii recyklingu mają największy wpływ?

Najważniejsze metody utylizacji odpadów

• Recykling mechaniczny, wykorzystujący procesy fizyczne do ponownego użycia materiałów, obniża jakość uzyskiwanych produktów. Mimo niższych kosztów, stanowi zagrożenie dla struktury surowców wtórnych.
• Recykling chemiczny, rozkładający odpady na elementy bazowe, pozwala na przetwarzanie szerszej gamy materiałów. W jego ramach stosuje się m.in. pirolizę, zgazowanie i solwolizę.
• Automaty zwrotne i programy motywacyjne zwiększają poziom recyklingu, jednak są ograniczone listą akceptowanych surowców. Potencjał tkwi również w metodach odzyskiwania energii z odpadów oraz recyklingu baterii litowo-jonowych.

Pomimo działań organizacji pozarządowych i ekologów, globalne wskaźniki recyklingu nie wykazują znaczącej poprawy. Różnorodne odpady wciąż lądują na wysypiskach. Jedną z głównych przyczyn nieefektywnej gospodarki odpadami są niespójne procedury zbiórki i przetwarzania. Wiele państw wciąż korzysta z przestarzałych i tanich rozwiązań.

Jakie technologie recyklingu, w obliczu postępu technicznego, mają największe szanse na znaczący wpływ?

1. Recykling Mechaniczny

Recykling mechaniczny polega na fizycznym przetwarzaniu zebranych materiałów poprzez rozdrabnianie, topienie i formowanie. Zachowując strukturę chemiczną surowców wtórnych, nie pozwala na mieszanie różnych materiałów. Jest powszechnie stosowany w procesach ponownego wykorzystania papieru, szkła, metalu oraz tworzyw sztucznych.

Ten rodzaj recyklingu cieszy się popularnością w sektorze publicznym i prywatnym ze względu na niższe koszty w porównaniu z innymi metodami. Często jest on realizowany nawet w warunkach domowych, przy użyciu prostych urządzeń.

Jednakże, minusem recyklingu mechanicznego jest obniżona jakość produktów końcowych. Intensywne procesy fizyczne osłabiają strukturę surowców wtórnych. Widoczne jest to na przykład w przypadku papierowych torebek czy plastikowych butelek wyprodukowanych w całości z odzysku, które wykazują mniejszą trwałość.

2. Recykling Chemiczny

Źródło zdjęcia: Badania IBM/Flickr

Recykling chemiczny rozkłada odpady do ich podstawowych składników. Umożliwia produkcję pojedynczych monomerów i ich dalsze przetwarzanie na nowe produkty. Materiały poddane recyklingowi chemicznemu zmieniają swój stan skupienia, nie zachowując pierwotnej formy.

Główną zaletą tej metody jest możliwość przetwarzania szerszej gamy odpadów. Metody mechaniczne nie nadają się do recyklingu zanieczyszczonych materiałów. Większość zakładów utylizacji odpadów kieruje skorodowane, zabrudzone lub zanieczyszczone surowce wtórne (np. plastikowe butelki z resztkami napojów czy opakowania po surowym mięsie) na wysypiska.

OECD szacuje, że zaledwie 9% odpadów z tworzyw sztucznych podlega recyklingowi. Aktualnie wyróżniamy trzy główne rodzaje recyklingu chemicznego.

Piroliza

Piroliza polega na podgrzewaniu surowców wtórnych w wysokiej temperaturze (od 400 do 800 stopni Celsjusza) w warunkach beztlenowych. Jest to popularna metoda przetwarzania różnorodnych tworzyw sztucznych. Proces ten rozkłada je na poziomie molekularnym, przekształcając w biopaliwo, gaz syntezowy lub węgiel drzewny. Produkty uboczne pirolizy mają jakość porównywalną do materiałów pierwotnych. Doskonałą prezentacją utrzymania jakości materiału przez recykling chemiczny, w odróżnieniu od metod mechanicznych, jest ten film.

FHWA informuje, że kierowcy w Stanach Zjednoczonych wyrzucają rocznie ponad 280 milionów opon. Jednak producenci nie mogą dowolnie wykorzystywać odzyskanego, choć potencjalnie niebezpiecznego surowca. Firma Big Atom Tyre Recycling rozwiązuje ten problem, wykorzystując pirolizę. Jej zespół rozkłada chemicznie zużyte opony na ropę i plastik, które mogą być wykorzystane do produkcji nowych, bezpiecznych opon.

Zgazowanie

Zgazowanie to termochemiczny proces recyklingu, który polega na podgrzewaniu surowców wtórnych w temperaturze od 800 do 1200 stopni Celsjusza, przy ograniczonym dostępie tlenu. Służy do przetwarzania zużytego plastiku, biomasy i odpadów organicznych. W odróżnieniu od pirolizy, wymaga wyższej temperatury do produkcji ciepła, energii elektrycznej i gazu syntezowego. Zgazowanie jest również skutecznym sposobem wytwarzania czystej energii z odpadów. Gdyby energię pozyskiwano z paneli słonecznych i przetworzonych odpadów, zużycie paliw kopalnych mogłoby spaść na całym świecie.

Solwoliza

Solwoliza to niskotemperaturowy proces termochemiczny, który rozpuszcza surowce wtórne w specjalnym rozpuszczalniku w temperaturze od 100 do 300 stopni Celsjusza. Jest to efektywna metoda recyklingu poliestrów i poliuretanów. Zakłady gospodarowania odpadami zazwyczaj kierują tego typu zmieszane odpady z tworzyw sztucznych na składowiska, ponieważ nie poddają się recyklingowi mechanicznemu.

Solwoliza pozwala również na przetwarzanie biomasy i odpadów organicznych. Najczęstsze produkty uboczne tego procesu to paliwo, oligomery i monomery. Te materiały z recyklingu są wszechstronne i mogą być wykorzystane do produkcji wysokiej jakości tworzyw sztucznych, etanolu i smarów.

Pomimo wyższości pirolizy, zgazowania i solwolizy nad recyklingiem mechanicznym, niewiele zakładów może sobie pozwolić na inwestycje w te technologie. Są one kosztowne w zakupie i utrzymaniu. Może minąć wiele lat, zanim staną się one standardem recyklingu na całym świecie.

3. Automaty Zwrotne

Kredyty zdjęciowe: Donald_Trung/Wikimedia Commons

Automaty zwrotne (RVM) zachęcają do recyklingu, oferując nagrody za oddawanie surowców wtórnych (szklanych pojemników, plastikowych butelek, puszek aluminiowych). Nagrody przybierają formę kuponów, kart rabatowych lub gotówki. Wystarczy umieścić surowce w maszynie, odebrać nagrodę, a urządzenie automatycznie posortuje odpady. Głównym ograniczeniem automatów zwrotnych jest selektywność w zakresie przyjmowanych materiałów. Większość zakładów gospodarowania odpadami nadal stosuje procesy mechaniczne, unikając ryzyka zanieczyszczenia surowców wtórnych, które w efekcie mogłyby trafić na wysypiska.

Podobne podejście stosują marki detaliczne, zachęcając konsumentów do recyklingu konkretnych produktów. Dobrym przykładem jest program recyklingu firmy Apple, oferujący promocje i rabaty w zamian za oddanie starych urządzeń.

4. Przetwarzanie Odpadów w Energię (WtE)

Proces Waste-to-Energy przetwarza odpady komunalne, przemysłowe i rolnicze poprzez kontrolowane spalanie w wysokiej temperaturze. W wyniku tego procesu powstają produkty uboczne w postaci czystej energii, np. ciepło i energia elektryczna. Technologie WtE mogą przyczynić się do zwiększenia dostępności alternatywnych źródeł energii.

Chociaż WtE i zgazowanie mają podobny przebieg i produkują te same produkty uboczne, wykorzystują odmienne technologie. Zgazowanie podgrzewa odpady przy ograniczonym dostępie tlenu, natomiast WtE bezpośrednio spala materiały nadające się do recyklingu. Dodatkowo WtE nie ma zdolności do produkcji gazu syntezowego.

5. Recykling Akumulatorów Litowo-Jonowych

Rosnąca popularność urządzeń elektrycznych, takich jak smartfony, hulajnogi i samochody elektryczne, zwiększa zapotrzebowanie na akumulatory litowo-jonowe.

MAE podaje, że w 2022 roku popyt na pojazdy elektryczne wzrósł z 330 do 550 GWh. Choć akumulatory litowo-jonowe są potencjalnie mniej szkodliwe niż paliwa kopalne, ich masowa produkcja spowoduje rozwój kolejnych projektów wydobywczych.

Najlepszym rozwiązaniem jest wdrażanie zrównoważonych systemów recyklingu. Zakłady zajmujące się utylizacją i recyklingiem akumulatorów powinny realizować te procesy, tak aby producenci akumulatorów litowo-jonowych mogli ograniczyć swoje uzależnienie od pierwotnych surowców.

Pirometalurgia

Pirometalurgia jest podobna do pirolizy. Polega na podgrzewaniu zużytych akumulatorów w kontrolowanych warunkach, przy wysokiej temperaturze i ograniczonej ilości tlenu. Zakłady recyklingu mogą po rozkładzie odzyskiwać metale ziem rzadkich. Główną wadą pirometalurgii jest emisja tlenku azotu i siarki podczas procesu podgrzewania, którą należy kontrolować.

Hydrometalurgia

Hydrometalurgia to przeciwieństwo pirometalurgii. Jest to proces niskotemperaturowy, w którym zużyte akumulatory są rozpuszczane w specjalnym roztworze. Zakłady recyklingu mogą po rozkładzie odzyskiwać metale ziem rzadkich. Głównym problemem związanym z hydrometalurgią jest powstawanie ścieków, które zakłady muszą usuwać w bezpieczny i kontrolowany sposób.

Recykling Bezpośredni

Recykling bezpośredni to proces mechaniczny, w którym zużyte akumulatory są poddawane recyklingowi i odnawiane. Jest to tanie i dostępne rozwiązanie. Warto pamiętać, że odnowione akumulatory nie nadają się do swojego pierwotnego zastosowania, a jedynie jako zapasowe źródła zasilania.

Postęp Technologiczny Usprawni Systemy Recyklingu

Wskaźniki recyklingu na świecie nie zmienią się z dnia na dzień. Gospodarstwa domowe, firmy prywatne, organizacje non-profit oraz organy rządowe muszą podejmować wspólne działania na rzecz wdrażania wydajnych technologii recyklingu i włączać je do lokalnych strategii gospodarki odpadami. Wiele zaawansowanych systemów sortowania wciąż pozostaje niewykorzystanych. Należy pamiętać, że nawet najbardziej wydajne systemy recyklingu jedynie ograniczają szkody wynikające z rosnącej ilości odpadów. Wszyscy powinni dążyć do eliminacji plastikowych produktów jednorazowego użytku.