Tekstiilien kierrätys ja hyötykäyttö - mahdolliset teknologiat

Transkriptio

1

2 Forssan seudun klusteriohjelma Tekstiilien kierrätys ja hyötykäyttö - mahdolliset teknologiat Tampereen teknillinen yliopisto Päivi Talvenmaa, tutkijatty, paivi.talvenmaa@tut.fi Milka Mustonen, tutkija TTY, milka.mustonen@tut.fi

3 Tampereen teknillinen yliopisto (TTY) Perustettu vuonna 1965 Toiminut säätiömuotoisena vuoden 2010 alusta Työntekijöitä ~2 000 ja opiskelijoita ~ (2010) Yhteistyötä yritysten ja ~200 yliopiston kanssa ympäri maailmaa 3

4 Tampereen teknillinen yliopisto (TTY) Tiedekunnat - Luonnontieteet ja ympäristötekniikka - Rakennettu ympäristö - Teknis-taloudellinen - Tieto- ja sähkötekniikka - Automaatio-, kone- ja materiaalitekniikka Materiaalitekniikan tutkimusryhmät: - Keraamimateriaalit - Kuitu- ja tekstiilimateriaalit - Materiaalikarakterisointi - Metallitekniikka - Muovi- ja elastomeerimateriaalit Erityislaboratoriot: - Tampere Wear Center (TWC) - Laser Application Laboratory (LAL)

5 SELVITYSTYÖ Hanke Forssan seudun klusteriohjelma Helena Hinkkalan esiselvitystyön pohjalta (VELOG- Vetovoimaa logistiikalla Forssan seudulle ) Mitä käyttökelpoisia tekstiilijätteen hyödyntämisteknologioita on olemassa? Mikä on näiden kokonaistaloudellinen hyöty verrattuna kaatopaikkasijoittamiseen? Kaksi erillisistä selvitystä: Luonnonkuitutekstiilien hyötykäyttö; mahdolliset teknologiat (Naturtek) Synteettisten kuitutekstiilien hyötykäyttö; mahdolliset teknologiat (Syntek)

6 TEKSTIILIKIERRÄTYKSEN ESISELVITYS HELENA HINKKALA Jätemäärät kotitalouksista arviolta n tn/vuosi ~ 20 kg/asukas Tekstiilien kierrätyksen nykytilanne Suomessa Vain hyväkuntoiset vaatteet hyödynnetään Erityisesti akryylivaatteet ongelmana, koska käytössä nuhraantuuvat helposti ei sovellu lahjoitettavaksi Suurin osa jätteestä kaatopaikalle Alan toimijat Suurimmat toimijat tekstiilijätteen keräyksestä kattavat n.21 % kaikesta poistotekstiilimassasta Kirpputorit, vaatteiden kierrätys tuttavien kesken, lahjoitus

7 SUURIMMAT POISTOTEKSTIILEJÄ KERÄÄVÄT TOIMIJAT SUOMESSA v ARVIOIDUT MÄÄRÄT Pelastusarmeija 3 milj. kg FIDA 1,6 milj. kg UFF 8.1 milj. kg SPR 11 milj. kg

8 YHDYSKUNTAJÄTE Tekstiilijäte 3,3% Kaatopaikalle päätyi tekstiiliä v.2007 ~ kg Viime vuosina toteutetut roskapussitutkimukset Pirkanmaalla ja Kainuussa Kertovat kaatopaikoille menevän tekstiilijätemäärien kasvusta Tekstiilijätteen osuus Pirkanmaalla yli 16 % ja Kainuussa 4,5 % kotitalouksista tulevasta jätteestä

9 TEKSTIILIKUITUJEN KÄYTTÖKOHTEET Vaatetus (~41 %) - Vaatetustekstiilit - Työ- ja suojavaatetus - Näitä koskevat erilaiset säädökset ja standardit Sisustustekstiilit ja sisätekstiilit (~33%) - Julkisten tilojen tekstiileitä koskevat erilaiset säädökset ja standardit Tekniset tekstiilit (~26 %) - Esim. kuitukangastuotteet, suodattimet, eristeet, paperikoneviirat, geotekstiilit ja muut rakentamisessa käytetyt tekstiilit, komposiitit jne

10 TEKSTIILIEN ELINKAARI Kuitutuotanto Tekstiilituotteiden valmistus Design Kauppa/Palvelu Kuluttaja/Asiakas Kierrätys Hävittäminen

11 TEKSTIILIRAAKA-AINEET Luonnonkuidut Alkuperä kasvikunnasta: siemenkuidut (puuvilla), runkokuidut (pellava), lehtikuidut (sisal), hedelmäkuidut (kookos), Alkuperä eläinkunnasta: eläinten villa,karvat, kehrääjähyönteisten kuidut (silkki), höyhenet ja untuvat Tekokuidut Muuntokuidut: Alkuperä kasvikunnasta (eri puulajit), muokataan tekstiilikuiduiksi tekokuitujen valmistusmenetelmillä: viskoosi, modaali Synteettiset tekokuidut Raaka-aineet öljynjalostusprosessin sivutuotteista: poyesteri, polyamidi (nylon), akryyli, polypropeeni

12 TEKSTIILIKUIDUT Luonnonkuidut Kasvikuidut puuvilla pellava, hamppu juti, rami sisal, manilla tupasvilla kookos Eläinkuidut villa, alpakka angora,kameli, kashmir, laama mohair, vikunja silkki Tekokuidut Muuntokuidut (selluloosakuidut) viskoosi, modaali bambu lyocell, kupro asetaatti, triasetaatti Synteettiset kuidut polyesteri, polyamidi polypropeeni, akryyli, modakryyli, elastaani, klorokuitu Epäorgaaniset kuidut lasikuidut, hiilikuidut metallikuidut, keraamiset kuidut

13 TEKOKUITUJEN KAUPPANIMET esimerkkejä: Danufil, Fibrafin, Fibro, Flox, Meryl, Visil, Vistra, Rayon Avril, Durafil, Polynosic Tenasco Tenax, Vincel Tencel Antron, Brinylon, Nylon Perlon Tactel Viskoosi Dacron, Diolen, Terylene, Trevira Coolmax Modaali Lyocell Acrilan Courtelle Dralon, Orlon Polyamidi Dorlastan Lycra Spandex Vyrene Polyesteri Akryyli Elastaani

14 KUITULYHENTEET JA VIERASKIELISET NIMITYKSET Viralliset kuitumateriaalien lyhenteet ja vieraskieliset nimitykset löytyvät esim. Tekstiili- ja vaatetus- teollisuus ry:n (Finatex) nettisivuilta:

15 KUITUTUOTANTO Kuitujen maailmantuotanto 2009 Selluloosa Puuvilla Akryyli Polyamidi Tekokuidut Muut Polypropyl eeni Synteettinen Villa Polyesteri

16 KUITUTUOTANNON KEHITYS Kuitujen maailmantuotanto tonnia Selluloosa Synteettinen Villa Puuvilla

17 KUITUJEN KULUTUS Tekstiilikuitujen tuotanto ja kulutus lisääntyy Kulutus /henkilö * 2008* Lähde: Finatex

18 TEKSTIILITUOTTEIDEN SISÄLTÄMÄT MATERIAALIT Perusmateriaalin lisäksi tekstiilituotteet sisältävät mm. Lisäkomponentteja: napit, vetoketjut, nyörit Erilaisia suojaavia kalvoja ja pinnoituskäsittelyitä Muovipainatuksia Väriaineita ja kemikaaleja huomioitava kierrätystä ja hyötykäyttöä ajatellen ja myös jätteenkäsittelyssä (suojakalvoina käytetään usein fluoripohjaisia kalvoja, jotka eivät esim. sovi poltettavaksi)

19 TEKSTIILIEN VIIMEISTYS Toiminnallisuus Suojaus Tuntu Ulkonäkö Käyttömukavuus Helppohoitoisuus Visuaalisuus

20 TEKSTIILIEN VIIMEISTYSKEMIKAALIT - Tekstiilien viimeistyksissä käytetään lukuisia erilaisia kemikaaleja, joista osa sisältää ihmisille ja ympäristölle haitallisia aineita, -Raskasmetallit -Formaldehydi -Torjunta- ja säilöntäaineet (pestisidit, biosidit) -Orgaaniset kloori- ja fluoriyhdisteet -Ftalaatit - Pehmennys/kovitus Palonsuojaus Siliävyys, muoto- ja mittapysyvyys Tuntu Hylkivyys (lika,kosteus,öljy) Antistaattisuus Liestyvyys Antimikrobi Suojaus (home, tuoholaiset)

21 RAJOITETUT JA KIELLETYT TEKSTIILIKEMIKAALIT - Pehmennysviimeistys - Hylkivyysviimeistys - SCCP eli klooratut lyhytketjuiset parafiinit - Orgaaniset klooriyhdisteet (mm. TCE, TeCE, PCE jne.) - PFOS eli perfluoro-oktaanisulfonaatti (kielletty tekstiileissä, pinnoitteissa max. 1 µg/m 2 ) - Nonyylifenoli (käyttö kiellettyeu:ssa, tuontituotteissa max. 0.1 p-%)

22 RAJOITETUT JA KIELLETYT TEKSTIILIKEMIKAALIT - Ftalaatit - käytetään muovien pehmennysaineina - DEHP, DBP, BBP, DIDP, DINP, DNOP - myrkyllisiä ympäristölle ja ihmiselle (hormonitasapaino) - Biosidit (homeentorjunta, säilöntäaineet) - Dimetyylifumaraatti (tullaan kieltämään!) - PCP eli pentakloorifenoli ja TeCP eli tetrakloorifenoli - Orgaaniset tinayhdisteet - Elohopeayhdisteet ( kielletty) - Triklosaani ja metyylitriklosaani ( kielletty) - Palonsuoja-aineet - Bromatut palonsuoja-aineet (kielletty) - TEPA EU:n kemikaalivirastolle tehtävä ilmoitus lähtien tekstiileistä, joissa ko. ftalaattien pitoisuus ylittää 0.1 p-%

23 MIKSI KIERRÄTTÄÄ? Lainsäädännön velvoitteet EU:n jätepolitiikka Suomessa uusi jätelaki voimaan Taloudelliset näkökohdat Jätemaksut, haittaverot Markkinat Asiakkaiden & muiden sidosryhmien vaatimukset, & asenteet, kilpailukyky Uudet liiketoimintamahdollisuudet Globaalit tavoitteet

24 KAATOPAIKAT & JÄTEVERO Kaatopaikkojen lukumäärä Suomessa Suomessa maksettava jätevero euroa / jätetonni

25 UUDEN JÄTELAIN TAVOITTEET (1) V alussa voimaan astuvassa jätelaissa ei mullistavia muutoksia edelliseen verrattuna (pohjautuu EU:n v jätedirektiiviin) Hierarkian selkeytyminen, viisiportainen : tärkeintä on vähentää jätteen määrää ja haitallisuutta toiseksi tärkeintä on jätteen valmistaminen uudelleenkäyttöä varten kolmantena tulee kierrätys eli jätteen hyödyntäminen materiaalina neljäntenä jätteen hyödyntäminen muuten, esim. energiana viidentenä on jätteen asianmukainen lajittelu (loppusijoitus) Tästä järjestyksestä voidaan poiketa mm. teknillisten ja taloudellisten seikkojen vuoksi. 25 *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava ylätunnisteeseen

26 UUDEN JÄTELAIN TAVOITTEET (2) Uuden lain mukaan eräät nykyisin jätteiksi luokiteltavat materiaalit voivat jatkossa olla sivutuotteita (EU:n jätedirektiivi: laaditaan kriteereitä, milloin jätteet lakkaavat olemasta jätteitä, mukana mm. tekstiilit) Tavoitteena yhdyskuntajätteen kierrätys 50 % v mennessä, jätemaksut nousevat merkittävästi Tuottajavastuu Koskee mm. pakkauksia 2v sitten oli EU:ssa käsittelyssä: kansallisesti valtion vastuulle, Suomi ei halunnut tekstiilejä. TMA:n (Tekstiili- ja Muotialat) kanta: Ei tuottajavastuuta tekstiileille, jos ei ole valmiiksi tiedossa tekstiilijätteen hyödyntämiskäyttöä

27 TEKSTIILIEN HYÖTYKÄYTTÖ JA KIERRÄTYS Kuitu- ja tekstiilijätteiden kierrätyspotentiaali on erinomainen ( 100 %) Tekstiilien elinkaarta pidentävät ratkaisut tai helposti uudelleen käytettävät/kierrätettävät tuotteet Teollisuudesta tulevat jätteet puhtaita ja helpommin hyödynnettävissä kuin kotitalouksista tulevat tekstiilit (ei tarvitse esim. pestä ja poistaa ylim. komponentteja) Tekniset kierrätysratkaisut olemassa - ongelmat ensisijaisesti taloudellisia: kierrätyslaitteiston investointikustannukset, keräily- ja kuljetuskustannukset

28 TEKSTIILIEN KIERRÄTYSMAHDOLLISUUDET JA TEKNOLOGIAT Uusiokäyttö (luonnonkuidut, tekokuidut) Mekaaninen kierrätys (luonnonkuidut, tekokuidut) Terminen kierrätys (synt. Kuidut) Kemiallinen kierrätys (synt. kuidut) Bioenergiakäytön mahdollisuudet (luonnonkuidut, selluloosamuuntokuidut) Energiakäyttö (luonnonkuidut, tekokuidut)

29 MEKAANINEN KIERRÄTYS Soveltuu periaatteessa kaikille kuiduille ja kuitusekoitteille Luonnonkuidut & tekokuidut Vaatii prosessointilaitteiston tekstiilimateriaalin uudelleen kuiduttamiseksi ja kuitukangaslinjan/kehruulinjan tuotteiden valmistamiseksi ESIKÄSITTELYT REPIMINEN KARSTAUS Esimerkit: Repijä: Karsta: KUITUKANKAAN VALMISTUS LANGAN VALMISTUS

30 KUITUKANGASLINJA KIERRÄTYSKUIDULLE ESIMERKKI Rotaatiomurskaimet 2. Repijä 3. Sekoitus/ syöttölaatikko 5. Karsta 4. Paalinavaaja 10. Leikkaus mittaan 9. Uuni Laskos - taja Lämpösidonta Neulausyksikkö

31 KONEKANTA MEKAANISELLE KIERRÄTYSLINJALLE - Tarvittavat koneet ja laitteet: - Silppurit, murskaimet, repijät, avaajat, karstat + kuitukangaslinjan neulausyksikkö - Konekanta riippuu revittävän tekstiilimateriaalin laadusta: lujuus, rakenne, kuitupituus jne. - Kustannukset : linjan kokoonpanosta riippuen arviolta ,5 milj. (?), second hand machinerymarkkinoilla halvemmat hinnat - Repijäyksikön hinta esim (second hand) - Karstan hinta uutena voi vaihdella esim kokoonpanosta ja teknisistä ominaisuuksista riippuen - Second hand markkinoilla hinnat perustuvat usein tarjouksiin Textile Waste Shredder

32 TERMINEN KIERRÄTYS Soveltuu synteettisille tekokuiduille Kuituaines sulatetaan ja käytetään muovituotteiden raaka-aineena esim: muovilevyt muovilaatikot, ämpärit yms. suojapuomit putket Sulatuksessa kuituominaisuudet (elastisuus) heikkenevät ja sulatetut kuidut eivät enää ole laadultaan riittävän hyviä tekstiilituotteisiin

33 KEMIALLINEN KIERRÄTYS Soveltuu synteettisille tekokuiduille Tuotteet palautetaan alkuperäisiksi lähtöaineiksi käyttämällä hyväksi kemiallisia reaktioita Voidaan valmistaa uudelleen alkuperäisen kaltaisia tuotteita Menetelmät: Glykolyysi Metanolyysi Hydrolyysi

34 POLYESTERIN KEMIALLISET KIERRÄTYSPROSESSIT (teolliset) Glykolyysiprosesissa polymeeri PET palautetaan monomeereiksi etyleeniglykolin, lämpöenergian ja sekoitusprosessin avulla ja näistä monomeereista valmistetaan polykondensaatioprosessilla uudelleen PET-polymeeria PET + monoetyleeniglygoli (MEG) oligomeerit [T < 250 o C ] tai 2(2hydroksietyyli) tereftalaatti (BEHT) [T o C] Metanolyysiprosessissa mennään polykondensaatiossa yhtä askelta pidemmälle kuin glykolyysissa: PET depolymerisoidaan dimetyyli -tereftalaatiksi ja etyleeniglykoliksi käyttämällä metanoliylimäärää PET + Metanoli Dimetyyliterftalaatti (DMT) [T 141, 6 o C] Hydrolyysiprosessissa PET hydrolysoidaan veden avulla tereftaalihapoksi esim. paineenssa ja tietyssä lämpötilassa PET + H 2 O Tereftaalihappo (TA) puhdiste u tere aalihappo (PTA)

35 BIOENERGIAMAHDOLLISUUDET - Ruotsissa tehty tutkimusta etanolin valmistamiseksi puuvillapohjaisesta tekstiilijätteestä (Chalmersin teknillinen yliopisto & Boråsin yliopisto) - Koemateriaalina farkkujätteet ja puuvillalintteri, joista valmistettiin etanolia entsymaattisen hydrolyysin ja käymisprosessin avulla (4 vrk) - Alkalista esikäsittelyä tarvitaan, jotta etanolin saanto olisi enemmän kuin 26 % (paras tulos 12 % NaOH, 0 o C, 3 h) - Etanolia ~ 0,48 g/ g jätetekstiili

36 ENERGIAKÄYTTÖ Tekstiilijätteen poltto energialaitoksissa Jätelain hierarkiassa poltto toissijainen vaihtoehto Eri kuiduilla erilaiset lämpöarvot, synteettiset Eri kuiduilla erilaiset lämpöarvot, synteettiset tekokuidut soveltuvat poltettavaksi paremmin kuin luonnonkuidut ja selluloosapohjaiset muuntokuidut

37 KIERRÄTYSRAAKA-AINEESTA VALMISTETUT TUOTTEET - Tuotemahdollisuuksia paljon - pyrkimys mahdollisimman yksinkertaiseen valmistusprosessiin - Rajoitukset - Tuotteiden laatukriteerit - Raaka-aineen saatavuus - Kuitujen tasalaatuisuus ei välttämätöntä - Raaka-aineen hinta - kuljetuskustannukset

38 TEKSTIILIKIERRÄTYSTUOTTEITA esimerkkejä Kuitukangastuotteet lämpö- ja äänieristeet erilaiset imeytystuotteet autoteollisuuden muotopuristeet ja sisustusmateriaalit akustiikkalevyt parketinalusmatot huonekalujen ym. täytemateriaalit pakkausmateriaali siivousliinat Langan valmistus: huonekalukankaat sisustuskankaat tekstiilitapetit efektilangat huovat matonpohjat neuletuotteet päällysvaatteet

39 KIERRÄTYSLIIKETOIMINTA Hyväntekeväisyys- ja kirpputoritoiminnan ohella tekstiilien kierrätys on liiketoimintaa monille yrityksille Euroopassa, Aasiassa, USA:ssa ja Kanadassa ja näiden lisäksi verkkokaupassa erilaisia tekstiilijakeita myyviä toimijoita on runsaasti Yrityksiä Suomessa: Dafecor Oy Globe Hope Oy globehope.com Pieniä paikallisia yrityksiä 39 *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava ylätunnisteeseen

40 DAFECOR OY Perustettu 1994 Turengissa 2010 (2009) Liikevaihto ( ) Liiketulos ( ) 5 henkilöä Suomessa ainoa puhtaasti liiketaloudellisin perustein tekstiilijätettä teollisesti hyötykäyttävä yritys Raaka-aine Puhdas, napit ja vetoketjut poistettu, tekstiilijäte teollisuudelta ja pieniltä yrittäjiltä esim. SPR toimittaa lajiteltua puuvillaneuletta Tulee olla logistisesti kannattavaa Raaka-aineesta ei makseta mutta yritys voi osallistua kuljetuskustannuksiin Uusiotuotteita teollisuudelle, rakentajille, puutarhojen ja kotitalouksien tarpeisiin Nesteille suunnattuja imeytystuotteita- ja mattoja, kuten öljynimeytystuotteet. Puutarhoille valmistetaan esimerkiksi altakastelumattoja Huonekaluteollisuudelle ja verhoomoille sekakuituvanua Sekakuiduista valmistettua lyhytkuituista irtovanua sekä verhoilu- ja kalustehuopaa

41 KIERRÄTYSYRITYKSIÄ EUROOPASSA ESIMERKKEJÄ USEDCLOTHING. NL Hollannissa ostaa ja myy käytettyjä vaatteita eri puolilla maailmaa Myy lajittelematonta ja lajiteltua tekstiilijätettä (0,5 5 ) Company R+S AG (Saksa) Pörssiyhtiömuotoinen; ostotoiminta ja keräyslaatikoita, osa myyntiin, osa prosessoitavaksi TRAID (Iso-Britannia) kerää avustusvaatteita sekä prosessoi tekstiilimateriaalia uusiotuotteiksi Tepar (Turkki) Ostaa teollisuuden jäte- ja poistotuotteita ja myy erilaisia jätejakeita raaka-aineen mukaan (esi. villakuitu, PET-pullot) RA (Textile Recycling Association) Verkosto tekstiilijätteen hyötykäyttöön tai kierrätykseen Englannissa

42 KIERRÄTYSYRITYKSIÄ USA:SSA (1) ESIMERKKEJÄ Goodwill Industries International Inc. verkosto, johon kuuluu satoja jäsenorganisaatioita USA:ssa ja Kanadassa keräävät vaatteita yms. myytäviksi omissa myymälöissään (~2000 myymälää eri puolilla pohjois-amerikkaa) ja saadut varat ohjataan erilaisiin avustusohjelmiin Trans-America Trading Co tranclo.com/ suuri käytettyjen tekstiilimateriaalien kerääjä ja prosessoija New Yorkissa Bro-Tex Inc. amerikkalainen perheyritys, joka huolehtii kumppaniyrityksiensä jätteistä (tekstiili- ja vaatetustehtaat, tekstiilien vuokrausta harjoittavat yritykset, huonekaluyritykset) Cyntex Company palveluyritys, joka hoitaa kierrätystä yritysten puolesta (hankinta, myynti, konsultointi) Nike vastaanottaa minkä tahansa brandin käytettyjä urheilukenkiä Reuse-A-Shoe-ohjelmaansa. Kengät jauhetaan ja eri osien materiaalit käytetään esim. urheilukenttien pohjiksi tai lattioiden alusmateriaaliksi (tavoitteena suljettu kierto eli uusien Nike-tuotteiden raaka-aineiksi)

43 KIERRÄTYSYRITYKSIÄ USA:SSA (2) ESIMERKKEJÄ American Textile & Supply Inc. hankkii materiaalia pesuloilta, sairaaloilta, hotelleilta, vaatetusyrityksiltä yms. lajittelun jälkeen tuotteet toimitetaan eteenpäin myyntiin, avustusjärjestöille tai uudelleen prosessoitaviksi North American Wool Stock Inc. Leigh Fibers Incorporatedwww.leighfibers.com/ ostavat ja myyvät/prosessoivat kierrätystekstiilejä Greenweavewww.green-weave.com/ Myy kierrätysmateriaalista valmistettuja tuotteita

44 CANADIAN TEXTILE RECYCLING LIMITED 30-v vanha yritys Tarjoaa käytettyjä vaatteita asiakkaille Lajittelee vaatteet Erilliset hinnastot

45 TEKSTIILIEN KIERRÄTYS- IDEASTA TUOTTEEKSI! ORGANISOINTI Kierrätysmateriaali kotitaloudet teollisuus Kuitumassan hyödyntäjät Prosessointi Kuidutus Investointikustannukset Tuotteet Keräily- ja kuljetuskustannukset Tuote- suunnittelu Markkinat

46 TEKSTIILIEN KIERRÄTYKSEN EDELLYTYKSET Kierrätyksen toimivuuteen vaikuttavat: teollisuuden/kotitalouksien asenteet, jätelain velvoitteet (EU), jätemaksut kierrätyksen organisointi ja yhteistyö, tekstiilien kierrätystä harjoittavat erilaiset yritykset ja organisaatiot liiketoiminalliset edellytykset : taloudelliset realiteetit, tuoteideat, markkinointi 46 *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava ylätunnisteeseen