Analysointitekniikat muovin kierrätyslinjastolla

Abstract

Muovi on materiaalina monipuolinen keveytensä ja muokattavuutensa ansiosta. Muovia käytetään maailmassa laajasti esimerkiksi pakkausmateriaalina, jonka vuoksi muovijätettä syntyy paljon. Euroopan unionin tavoitteena on lisätä muovijätteen kierrätysastetta seuraavien vuosien aikana. Kierrätyksessä muovijäte prosessoidaan uusiomuoviksi, jonka tulee olla laadultaan tasaista ja mahdollisimman puhdasta. Kierrätyslinjastolla muovit erotellaan toisistaan joko fysikaalisten tai kemiallisten ominaisuuksien perusteella. Tässä kandidaatintyössä aihe on rajattu spektroskooppisiin tunnistusmenetelmiin, joiden avulla saadaan tietoa materiaalin alkuaineista ja atomien välisistä sidoksista. Työssä tarkastellaan muovien ominaisuuksia, yleisimpiä lisäaineita ja muovin kierrätyksen nykytilannetta. Tavoitteena on tutkia eri tunnistusmenetelmien soveltuvuutta eri muovilaatujen tunnistamiseen kirjallisuuden avulla. Lisäksi menetelmiä vertaillaan keskenään ja pohditaan niiden käyttökelpoisuutta osana kierrätyslinjastoa.

Muovi koostuu pitkistä polymeeriketjuista ja erilaisista lisäaineista. Maailmassa yleisiä muovilaatuja ovat mm. polyeteeni, polypropeeni, polystyreeni, polyvinyylikloridi, poly(etyleenitereftalaatti) ja akryylinitriilibutadieenistyreenikopolymeeri. Lisäaineita käytetään muoveissa muokkaamaan niiden ominaisuuksia, kuten lujuutta, stabiiliutta tai prosessoitavuutta. Muovien sisältämistä lisäaineista ja epäpuhtauksista on kuitenkin usein haittaa muovin kierrätysprosessissa. Mekaanisessa kierrätysprosessissa jätevirta murskataan, pestään ja kuivataan. Näiden lisäksi tarvitaan tunnistus- ja lajittelumenetelmiä, jotta eri muovilaadut saadaan eroteltua ja uusiomuovi olisi tasalaatuista. Lajittelun jälkeen homogenisoitu muovijäte sulatetaan ja granuloidaan, jonka jälkeen siitä voidaan prosessoida uusia muovituotteita.

Muovin kierrätyslinjastolla käytetyin spektroskooppinen tunnistusmenetelmä on lähi-infrapunaspektroskopia. Sen vahvuutena on nopea analysointiaika ja mahdollisuus tunnistaa useita eri muovilaatuja toisistaan. Heikkoutena on menetelmän kyvyttömyys tunnistaa mustien muovien kemiallista rakennetta. Vähemmän käytettyjä menetelmiä ovat keski-infrapunaspektroskopia, Raman-spektroskopia, röntgenfluoresenssi ja laser-indusoitu plasmaspektroskopia. Spektroskooppisten tunnistusmenetelmien perustana on aineelle tyypillisen spektrin muodostaminen menetelmään sopivan säteilyn avulla. Spektrien avulla tehdään tulkintoja ja selvitetään kyseessä oleva polymeeri tai lisäaine. Kaikissa työssä käsitellyissä analysointitekniikoissa on kuitenkin omat etunsa ja puutteensa, jolloin parhaimman tuloksen saa käyttämällä useampaa eri menetelmää. Menetelmät usein täydentävät toisiaan ja näin ollen parantavat lajittelutulosta muovin kierrätyslinjastolla.