Lieriöekstruuderi: Uusi mahdollisuus hankalille materiaaleille ja kiertotaloudelle: Lehdistötilaisuus VTT, Tampere

Transkriptio

1 Lieriöekstruuderi: Uusi mahdollisuus hankalille materiaaleille ja kiertotaloudelle: Lehdistötilaisuus VTT, Tampere VTT Tomi Erho, johtava tutkija VTT beyond the obvious 1

2 Miksi kohti kiertotaloutta? Ihmiskunnan vuotuinen luonnonvarojen kokonaiskulutus on tällä hetkellä 1,7-kertainen suhteessa maapallon kykyyn tuottaa uusiutuvia luonnonvaroja. Suomen Overshoot Day on VTT beyond the obvious

3 Suomesta kiertotalouden kärkimaa Suomen hallituksen tavoite: Suomesta kiertotalouden globaali kärkimaa vuoteen 2025 mennessä Suomen kiertotalouden tiekartta julkaistiin 2016 ja toimenpideohjelma 2017 Tämä maailman ensimmäinen kansallinen kiertotalouden tiekartta toteutettiin Sitran johdolla yhteistyössä ympäristöministeriön, maa- ja metsätalousministeriön, työ- ja elinkeinoministeriön, elinkeinoelämän ja muiden merkittävien sidosryhmien kanssa Muovitiekartta Suomelle (10/2018): Ehdotukset toimenpiteiksi VTT beyond the obvious

4 Kohti kiertotaloutta Edellyttää yhteiskuntaa läpileikkaavaa muutosta Liiketoiminta- ja teknologiainnovaatioiden avulla Ajattelutapojen ja rakenteiden muuttaminen Kiertotalouden arvo luodaan ja jaetaan ekosysteemeissä Tarvitaan uusia yhteistyön toimintamalleja esim. tiedon jakamiseen ja hyödyntämiseen Kiertotalouskonseptien ympäristövaikutukset arvioitava ja optimoitava jo suunnitteluvaiheessa koko arvoketju huomioiden (elinkaariajattelu) Pilotit keskeisiä oppimisen välineitä ja ajattelumuutoksen ajureita VTT beyond the obvious VTT:n Policy brief 1/2016 Tekstiilien kiertotalouden ekosysteemi Kiertotalous ei ole pelkkää kierrätystä Fontell & Heikkilä,

5 Prosessi-innovaatioita tarvitaan, jotta voidaan käsitellä: Heterogeenista ja höttöistä materiaalia Jätemateriaaleja Materiaaleja monista eri lähteistä

6 Jätteistä tuotteiksi Sopivien käsittelylaitteistojen haaste Perinteiset ekstruuderit ja seostuslaitteet on suunniteltu tasalaatuisen ja tiheän materiaalin käsittelyyn (esim. muovigranulaatti) Suurin haaste liittyy materiaalin syöttöön: Ruuvin halkaisija määrittää syöttöaukon koon Sekoituskykyä rajoittaa tyypillisesti sileä sylinteri

7 Lieriöekstruuderi jalostaa tehokkaasti heterogeenista ja höttöistä materiaalia HAASTE Vain tasalaatuista ja tiheää materiaalia nykyisillä ekstruudereilla Kapea syöttöaukko RATKAISU Suuri sylinterin halkaisija ja syöttöaukko lyhyessä koneessa, hyödyntäen sisäkkäisiä lieriöitä, edullinen rakenne Tarkka lämpötilan hallinta suuren kontaktipinta-alan ansiosta HYÖDYT Suuri syöttöaukko Tehokas sekoitus pienessä tilassa Käsittelymatka ja -aika Mahdollisuus poikkeuksellisen pitkiin käsittelyaikoihin reaktiivinen ekstruusio jatkuvaksi prosessiksi? Lämpötilan hallinta myös onton sisäsylinterin sisäpinnalta Suuri käsittelypinta-ala suhteessa materiaalivirran tilavuuteen Alhainen investointikustannus PATENTTIHAKEMUS TRL-taso (1 9) VTT beyond the obvious WO A1 Single screw extruder with hollow rotor member 7 6

8 Lieriöekstruuderi vähentää prosessivaiheita jätemateriaalien kierrätyksessä

9 Prototyyppi Business Finlandin ja VTT:n rahoituksella Laitteen suunnittelu ja prototyypin rakentaminen toteutettiin Business Finlandin ja VTT:n TUTLI-rahoituksella. Tutkimuksesta uutta liiketoimintaa Prototyyppi osoitti idean toimivuuden Kaupallista versiota varten saatiin kehitysideoita, joista yhdestä on jätetty uusi patenttihakemus Projektissa testattiin idean toimivuus erilaisilla materiaaleilla VTT beyond the obvious 9

10 Revittyä muovifilmiä, hyvin alhainen tiheys VTT beyond the obvious 10 VTT

11 PLA:n ja oljen seostus PLA + olki (30 %) Oljet eivät rikkoutuneet Sekoittuu hyvin Noin 12 kg/h (puolinopeudella) Ruiskuvaletut näytteet testattiin Vetolujuus ruiskuvaletuista PLA-olki -komposiiteista VTT beyond the obvious 11

12 Pitkän hamppukuidun ja muovin seostus ei ollut aiemmin mahdollista 6 % hamppukuitua Kuidut helposti syötettävissä isoina kimppuina 50 % hamppukuitua + 50 % polymeeriä - Ei merkkejä lämmön haitoista - Väri säilyy - Kuidut säilyttävät pituutensa - Homogeeninen kuitu-polymeeriseos 07/02/ % hamppukuitua 12

13 WasteBusters Business Finland -projekti Laitetta käytettiin erilaisten kierrätysfraktioiden esikäsittelyyn termolyysiä varten: - pääosin muovia, kartonkia ja puupohjaisia materiaaleja Rakennus ja purku Energia Erilliskerättyjä pakkauksia Muovikierrätyksen rejektiä Pyörösuutin VTT beyond the obvious 13

14 Purkujätteen käsittely ja tiivistäminen Tavoite Tutkia, kulkeeko materiaali prosessin läpi Muuttaa jätemateriaali helpommin käsiteltävään muotoon Kokeen tulokset Prosessi toimii Jäte tiivistyy Tiheyden nosto arviolta 4 5 x VTT beyond the obvious 14

15 Ruoan käsittely Kokeet Mitä tapahtuu leipomojätteelle? Pystytäänkö kaurajaetta modifioimaan entsymaattisesti? Tavoite Tiivistää höttöinen jäte tasaiseksi massaksi Muokata kaurajakeen koostumusta Tulokset Tasainen tiivis materiaali ilman veden lisäystä Selkeä ero materiaaliliuoksen viskositeetissa VTT beyond the obvious 15

16 Tekstiilien lajittelu- ja hyödyntämisketju Tekstiilijätteen mekaanisen kierrätyksen mahdollisuudet lieriöekstruuderilla Hypoteesi Vähentää esikäsittelyvaiheita ennen lopputuoteprosessointia Mahdollistaa jatkokäsittely perinteisillä muovinkäsittelylaitteilla Likaisten tekstiilien lämpökäsittely Tavoite Komposiittien kustannustehokas valmistus tekstiilijätteestä Turvallinen materiaali likaisesta tekstiilijätteestä VTT beyond the obvious 16

17 VTT:n lieriöekstruuderi mullistaa prosessoinnin lähtökohdat - Suuri syöttöaukko mahdollistaa monenlaisten materiaalien käsittelyn ilman esikäsittelyä - Pitkät kuidut selviytyvät prosessista pitkinä - Lämpötilakontrolli - Alhainen investointikustannus VTT etsii teknologialle kaupallistajaa TRL-taso (1 9) VTT beyond the obvious 17

18 Yhteystiedot Lisa Wikström, puh Hannu Minkkinen, puh Tomi Erho, puh