טכנולוגיות חדשות למיחזור PS ו-ABS

ממש לפני התפרצות הקורונה התקיים בקיסריה יום עיון של חברת INEOS STYROLUTION בשיתוף ו.רוזנשטיין ואריזות מדף פלזית. באירוע הציגו מומחי החברה שיטות חדשות למיחזור מכני וכימי עם תוצאות מבטיחות

Sven Riechers – סגן נשיא INEOS STYROLUTION ביום עיון של החברה בנושא מיחזור וקיימות.

היכולת למחזר פלסטיק הופכת בימינו לרלוונטית יותר ויותר. חברות ענק מציבות לעצמן מטרות מאתגרות להגדלת אחוז השימוש בחומרים ממוחזרים. חברות פולימרים שיתמכו ביעדים אלו עתידות לשגשג ואילו אחרות – להיכחד. ואכן, חברות חומרי גלם אינן יושבות יותר על הגדר. הן לוקחות חלק בתהליך, משלבות זרמי הזנה מחומרים ממוחזרים ויוזמות ומפתחות תהליכי מיחזור חדישים שלא היו בנמצא עד לאחרונה.

למחזר או לצנזר

INEOS STYROLUTION, אחת מהמובילות העולמיות לייצור PS על ניגזרותיו, זיהתה מגמה זו כבר לפני מספר שנים. היא הבינה כי אם לא ישתנה משהו ייסודי בהתאמת PS למיחזור השימוש בו יילך ויפחת והעולם יאבד פולימר מעניין ופונקציונאלי.

מתוך אמונה גדולה בתכונות החומר ומתוך אחריות סביבתית, החלה החברה בתהליך מחקרי ייסודי ומואץ שלקח שנים בודדות במהלכו פיתחה מספר תהליכים למיחזור של PS ו-ABS. התוצאות נראות מבטיחות והוצגו כאן בארץ ביום עיון שארגנה INEOS והסוכנות הישראלית המייצגת אותה ו.רוזנשטיין בע"מ (WRL). את החלקים המקצועיים העבירו מומחי INEOS שבאו במיוחד לרגל האירוע, Sven Riechers – סגן נשיא INEOS STYROLUTION ולצידו ד"ר EIKE Jahnke – כימאי מוביל בחברה ומנהל תחום מיחזור ABS.

ליום העיון הייתה שותפה אריזות מדף פלזית (יצרן אריזות פוליסטירן המוביל בארץ) העמלה בימים אלו על הוצאת תעודת זהות סביבתית לארגון כחלק ממחויבותיה למיחזור וקיימות. באירוע השתתפו יותר ממאה מוזמנים ממובילי תעשיית המזון בארץ, מתעשיית הפלסטיק וכן מהתאחדות התעשיינים ומהאקדמיה.

INEOS מובילה בייצור סטירן וניגזרותיו

INEOS חברה צעירה בבעלות פרטית שנוסדה ב-1999. החברה גדלה במהירות ומכירות החברה עומדות על 60 ביליון דולר בשנה. לחברה 183 אתרים ברחבי העולם, 22,000 עובדים והיא מייצרת 54 מיליון טון של חומרים בשנה.

בתחום ה-PS מהווה חברת הבת, INEOS STYROLUTION, מובילה עולמית. היא השנייה בגודלה בעולם בייצור מונומרים של סטירן והראשונה בעולם בייצור PS עצמו. בייצור ABS מהווה החברה היצרנית המובילה באירופה והשלישית במקומה בעולם.

בעיית המיחזור של PS

פולימרים מבוססי סטירן (PS, ABS ותערובות שונות) סובלים מדימוי ירוד בכל הנוגע ליכולות המיחזור של חומר. כיום חומרים אלו אינם ממויינים במתקני המיון, אינם מתמחזרים ועוברים להטמנה (במקרה הגרוע) או להשבה (במקרה הטוב). החומרים נפוצים לשימוש במגוון יישומים: מדפסות, בניה, מוצרים לתחזוקת בית, צעצועים, רכב, אריזה מזון (מוצרי חלב) ומוצרי בריאות.

שיטות חדשניות למיחזור PS

ביום העיון הציגה INEOS שתי שיטות שונות למיחזור PS הפותחות אפשרויות חדשות להתאמת החומר לעידן הכלכלה המעגלית.

מיחזור מכאני

• פוטנציאל לאישור מגע עם מזון: עבודה בשיתוף מכון המחקר Fraunhofer הגרמני הביאה למסקנה כי ל-PS יש פוטנציאל למיחזור מכאני באיכות גבוהה במיוחד שאף יוכל לזכותו באישור מגע עם מזון. יכולת זו קיימת כיום רק עבור PET.
• שלבי תהליך המיחזור: בתהליך המיחזור המכאני ממויון תחילה החומר ע"י גלאי IR. לאחר המיון מתקבל זרם ברמת ניקיון של 94%. הפסולת עוברת גריסה לפתיתים הנכנסים לשטיפה חמה המנקה צבעים ושאריות מזון. מכיוון של-PS אין יכולת ספיגה של זיהומים תהליך השטיפה מנקה את החומר בצורה טובה לרמת הניקיון של 96%. מיון נוסף ב-IR מאפשר הפרדה בין חומר לבן לצבעוני. לאחר המיון השני מתקבלת רמת ניקיון גבוהה במיוחד של 99.9%. הפתיתים עוברים דרך גלאי מתכות ומועברים לאקסטרודר לצורך גרעון מחדש.
• תכונות החומר: החומר הממוחזר זהה בתכונותיו כמעט לחלוטין לחומר בתולי. טמפרטורת העיבוד וכן טמפרטורת התרמופורמינג (במקרה של יישומי אריזה למוצרי חלב) נשארות זהות. ההבדל היחידי הוא בצבע הלבן המאחד בתוכו מספר גוונים. אישורי מגע עם מזון כבר הוגשו ונמצאים בטיפול בימים אלו ממש.

מיחזור כימי

התוצאות של מיחזור מכני אומנן מבטיחות אך ב-INEOS מאמינים כי יש צורך בשילוב מיחזור כימי לצד מיחזור מכני על מנת להגדיל את אחוזי המיחזור. לשמחתם, ל-PS תכונה ייחודית העוזרת לתהליך זה: הפולימר עובד פירוק למונומרים (שמן סטירן) בחימום ל-450 מעלות צלזיוס בלבד. מתקני מחיזור כאלו כבר נמצאים בשלבי תכנון ויוקמו באירופה וצפון אמריקה. החומר המסחרי הראשון עתיד להיות זמין ב-2021. בתערוכת ה-K האחרונה, הראתה החברה כבדיקת היתכנות, גביע יוגורט שנוצר ממיחזור כימי ומכיל 50% חומר ממוחזר.

פירוק PS למונומרים אפשרי ונעשה ע"י חימום ל-450 מעלות צלזיוס.

בדיקות ראשוניות הראו כי תהליך זה חוסך כ-50% מפליטת גזי החממה. אנליזת מחזור חיים מלאה מבוצעת גם היא והחברה מחכה לקבלת התוצאות.

שיטה חדשנית למיחזור ABS

ABS הוא חומר הנדסי בעל עלות נמוכה המשמש בעיקר למוצרי אלקטרוניקה (20%), מוצרי צריכה (23%), צעצועים ומוצרי ספורט (19%) ורכב (9%). לחומר מספר תכונות עמידות בחום, חוזק באימפקט, יציבות ממדית, עיבוד נוח אחיזת צבע וברק גבוה.

INEOS מחזיקה במקום הראשון במכירות ABS לאירופה ובמקום שלישי בייצור העולמי. גם ABS, בדומה ל-PS, סובל ממיחזור בעייתי ודימוי שאינו ידידותי לסביבה. שוק ה-ABS עומד על 11 מיליון טון בשנה וקצב המכירה הולך וגדל. הצפי הוא שבעוד שנים בודדות יגיע החומר לקצב המכירה של PS העומד על 50 מיליון טון בשנה.

פילוח היישומים השונים של ABS ב-2019.

האתגר במיחזור ABS

בניגוד ל-PS, היישומים של ABS אינם חד פעמיים. האיסוף מתבצע ברובו ממוצרי אלקטרוניקה שם החומר נמצא בשימוש 10 שנים בממוצע וכן מרכבים שם החומר נמצא בשימוש אף 20 שנים. זמני השימוש הארוכים והחשיפה הממושכת לתנאי חוץ משפיעים על איכות החומר הממוחזר. לצד הירידה בתכונות המכניות קיימת גם ירידה בברק ובאחיזת הצבע של הפולימר. תהליך מיחזור שרוצה לשמר את תכונות החומר צריך לקחת זאת בחשבון ולפצות על הירידה בתכונות.

איך בכל זאת ממחזרים?

מיחזור כימי של ABS מורכב יותר בהשוואה למיחזור של PS. פירוק הפולימר למונומרים מצריך השקעת אנרגיה גדולה. החומר רגיש לטמפרטורה גבוהה ומשחרר תוצרי לוואי. גם מיחזור בהמסה אינו אפשרי במקרה זה בגלל נוכחות הגומי המצולב.

מיחזור מכני של ABS אינו חדש אך בגלל האתגרים שצוינו למעלה איכות החומר הממוחזר ירודה. INEOS פיתחה תהליך ייחודי של מיחזור מכני השומר על תכונות החומר המקורי ע"י תוספים לשיפור הברק, אחיזת הצבע והתכונות המכניות.

התהליך כבר מסחרי וכיום משווקת INEOS חומר ממוחזר ברמת ניקיון של 96%. שמו המסחרי של החומר: Terluran ECO והוא זמין בצבע שחור ואפור במספר גריידים השונים זה מזה באחוז החומר הממוחזר שהם מכילים (50% ו-70% חומר ממוחזר).

ומה בעתיד?

על בסיס טכנולוגיה זו מתכננת INEOS שילוב ABS  ממוחזר גם בחומרים נוספים של החברה כדוגמת TERBLEN בצבעים שונים וכן NOVODUR (פולימר ABS בעל עמידות תרמית משופרת).

שינוי מבורך בפתח

הירתמות INEOS, לצד חברות חומרי גלם מובילות נוספות, ושותפים מהתעשייה כיצרני אריזות ומזון בארץ ובעולם לשיפור תהליכי המיחזור, מבורכת. הביקוש הגדול לחומרים והאווירה הצרכנית יצרו מצב חדש בו הטיפול בחומרים הממוחזרים נעשה אצל המומחים העולמיים בתחום הפולימרים. התוצאות נראות בשטח בתחומים רבים ומביאות את התעשייה להישגים שלא היו אפשריים בעבר.

למידע נוסף:

ו.רוזנשטיין, אביב הלרמן, [email protected]