プラスチックリサイクル101

プラスチックの野生の世界には、素人が想像しているよりもはるかに多くの種類があります。 ほとんどはリサイクル可能ですが、すべてがリサイクルできるわけではありません。 一部の成分はリサイクルする価値がありません。 そして、化学的リサイクルと機械的リサイクルの両方に長所と短所があります。 すべてがどのように機能するかを詳しく見てみましょう。

リサイクル業界に携わっていると、次のような質問をよく受けます。

ここまでは順調ですね。 しかし、ほとんどの人は明確で単純な答えを期待しており、そこに問題があります。

上記の質問のほとんどに対する正しい答えは、「状況による」です。

アメリカのジャーナリスト、ヘンリー・ルイス・メンケンの言葉を借りれば、「あらゆる複雑な問題には、きちんとしていて、もっともらしく、しかし間違っている解決策がある。」

すべてのプラスチックが同じように作られるわけではなく、リサイクルはリサイクルと同じではありません。 しかし、このような質問をよく受けるので、比較的簡単な答えをいくつか紹介します。

ほとんどのプラスチックはリサイクル可能ですが、プラスチック製品に含まれるすべての成分がリサイクル可能であるとは限らず、すべてのプラスチックがリサイクルに値するわけでもありません。

これはどういう意味ですか？ さて、色のついたプラスチックを作るために使用される色の顔料について考えてみましょう。 プラスチックをリサイクルすることはできますし、顔料を取り除くこともできますが、通常、顔料はリサイクルできないか、リサイクルしません。 主な理由は、そうすることが現実的ではないということです。

一般に、プラスチックまたは樹脂の種類には、それが何であるかを示すコードが与えられており、それによってリサイクル可能性についても知ることができます。

プラスチック コード 1 ～ 6 のリサイクルは、今日ではほぼ標準となっています。 コード 7 プラスチックは、望ましい性能基準を与えるために樹脂とあらゆる種類の添加剤を混合したものであることが多いため、さらに扱いが難しくなります。 簡単に言えば、添加物が多ければ多いほど、リサイクルは難しくなります。

たとえば 100% 再生プラスチックから新しいボトルを作ることができるかどうかという質問に答えるとき、それはもう少し複雑になります。

非常に高いレベルでは、単純な答えは「はい」であり、その後に非常に大きな「しかし」が続きます。

「しかし」の主な理由は 2 つあります。

機械的リサイクルは、ある意味一目瞭然です。

冷蔵庫にある牛乳瓶を考えてみましょう。 HDPE製です。 通常青色の蓋は PP で作られており、蓋をボトルに「密閉」する縄に接続されています。 空の牛乳瓶は黄色のリサイクル箱に入れる前にすすいでください。

あらゆる種類のリサイクル可能なものを黄色い蓋の箱に入れると、一緒に属さない材料が混ざってしまいます。 その後、リサイクル可能な物質を分離する役割を担う物質回収施設 (MRF) に運ばれます。 良好な MRF であれば、PET から HDPE などを選別します。 しかし、たとえそれができたとしても、PPの蓋と紐はHDPEボトルに付いたままです。

HDPE ボトルは他の何千ものものと一緒に梱包され、高度なプラスチック リサイクル施設に送られ、そこで梱包が砕かれ、ボトルが細断され、通常は光学選別装置によって非 HDPE 成分が HDPE から分離されます。

次に、細断された HDPE を最大 3 回洗浄します。 最初に冷水洗浄、次に摩擦洗浄、次に熱洗浄または苛性洗浄を行って HDPE を適切に洗浄し、すべての汚染物質とラベルを除去します。

洗浄された断片は再び機械的に乾燥され、再び選別されて残留する非 HDPE が除去されます。

その後、細かく細断してフレーク状の製品を作りますが、これを希望する顧客もいます。

または、押し出されてレーザーフィルターを通過し、前のステップで取り逃した非 HDPE の残りの部分が除去されます。 実際の押し出しは、加熱可能なネジ型の金属片によって行われます。 押し出し成形によりプラスチックが溶けて可鍛性が得られ、ソーセージが形成され、ペレットと呼ばれる小さな断片に切断されます。 ペレットは小さいため、測定装置を使用すると、新しい HDPE ボトルを製造するために金型に入れる HDPE の量をミリグラム単位で正確に割り当てることができます。

米国食品医薬品局は、2019 年に食品と接触しても安全な特定の企業の HDPE リサイクル プロセスを承認しました。そのため、新しい rHDPE ミルク ボトルを含む食品グレードのリサイクル HDPE (rHDPE) をこの方法で製造できます。

HDPE は、この種のプロセスを限られた回数しか実行できません。 機械的プロセスと押出プロセスにより、rHDPE 樹脂がある程度劣化します。 そのため、HDPE ボトルが私たちが望む、または必要としているとおりに機能することを保証するために、バージン樹脂を rHDPE 樹脂と混合します。 食品グレードの rPET は、rHDPE よりも古くから存在しています。

リサイクルの「収量」とは簡単に言うと、梱包された HDPE ボトル（投入量）からどれだけの rHDPE が取り出されるか（排出量）かということです。 それは明らかに牛乳瓶の汚染レベルに大きく依存するため、ゴミ箱に入れる前にすすぐことをお勧めします。

収率は 10 ～ 25 パーセントの間で変動するため、控えめに言っても、1,000 キログラムの HDPE ボトルから 750 キログラムの新しい HDPE ボトルを製造できると言えます。

ただし、前に述べたように、HDPE のどの部分が何回リサイクルされたかわからないため、バージン HDPE を rHDPE と混合する必要があります。

ケミカルリサイクルの場合、話はさらに複雑になります。 少なくとも 3 つの異なるタイプがあり、多数のサブカテゴリがあります。 2021年8月のCSIROレポート「オーストラリアのプラスチック廃棄物に対処するための高度なリサイクル技術」から引用します。

ガス化、熱分解、水素化分解、水熱など、複数の変換技術があります。 これらすべてに共通しているのは、プロセスで熱が使用されることです。

次に、次のような解重合技術があります。

最後に、精製と呼ばれるプロセスがあり、これもプラスチックを溶解するために溶剤を使用します。

ケミカルリサイクルでは、プラスチックを分解してモノマーに還元するための多くのステップを経て、バージンポリマーと同じ性能パラメータを持つポリマーとして再び組み立てることができます。

100% 再生プラスチックからボトルを作ることができるかどうかという上記の質問に戻りますが、答えは絶対です。 メカニカルリサイクルポリマーにバージンポリマーを追加する必要がある場合は、ケミカルリサイクル樹脂を使用できます。

これで、上記の最後の質問、つまりプラスチックは無期限にリサイクルできるのかにも答えることができます。 答えは「はい、ケミカルリサイクルを使えば可能です」です。 ここでも「しかし」が追加されます。

途中でいくつかの小さな問題について触れなければ、ストーリー全体を語ることはできません。

CSIRO 報告書では、ケミカルリサイクルによる収量については言及されていません。 ケミカルリサイクルの問題は、収率が非常に低いことです。 投入物として投入される 100% プラスチックのうち、プラスチックとして最終用途に使用されるのは機械的リサイクルよりも少ない量です。

チャー、タール、油などの副産物が多数あり、燃料や他の用途に使用できますが、プラスチックの製造には使用できません。 もちろん、多くは投入物中の汚染の量に依存します。 しかし、一般的に言えば、ケミカルリサイクルの収率はメカニカルリサイクルよりもはるかに低いです。 専門家に聞くと、ほとんどのプロセスの歩留まりは 60% 未満で、中にはそれをはるかに下回るプロセスもあると聞いています。

CSIRO 報告書が犯しているもう 1 つの誤りは、「一般に、機械的リサイクルの製品は、食品との接触に準拠した用途の要件を満たしていない」と言っていることです。

上で HDPE 牛乳ボトルについて説明したように、これは正しくありません。 それは、選択されたプロセスと、機械的リサイクルプロセス内で選択された洗浄と洗浄のステップによって異なります。

さらに、よくある間違いがもう 1 つあります。 報告書では、プラスチックは廃棄物エネルギー（EfW）プロセスにおける発熱量（CV）の高さで評価されていると述べている。

それも正しくありません。 EfWプラントは、ゲート料金を徴収することで収益のほとんどを稼いでいます。 同社のボイラーは、特定の熱容量を考慮して設計されています。

受け入れられる高CV材料（つまりプラスチック）が多ければ多いほど、プラスチックがボイラーの熱容量を使い果たすため、充電できる量が少なくなります。 実際、EfW ボイラーは残留 MSW (家庭廃棄物) などの低 CV 燃料向けに設計されています。

これらの誤りにもかかわらず、CSIRO は非常に優れた必要な報告書を作成しました。

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注目すべき重要なことは、ケミカルリサイクルは、現在埋め立てに送られている大部分のプラスチックにとって良いプロセスであるということです。そのほとんどは商業的および工業的供給源、および建築および建設業界からのものです。

プラスチックからプラスチックへのリサイクルに関しては、ケミカルリサイクルが重要な役割を果たします。 しかし、機械的リサイクルよりも多くのエネルギーを使用し、高価で、収率も低くなります。

両方必要です。

これで、プラスチックのリサイクルについて知っておくべきことはすべてわかりました。

単純。 右？

フランク・クロスターマンは、持続可能性と環境の専門コンサルタント会社であるフル・サークル・アドバイザリーのディレクターです。 彼は、廃棄物およびリサイクル業界で 25 年以上の上級管理職の経験を持っています。 Full Circle Advisory、Frank Klostermann その他の作品