Kierrätysmuovin hyödyntämisen. ympäristöhyötyjä varaosabisnekseen? Tarjoaako 3D-tulostus. Hanna Eskelinen ja Helena Dahlbo Suomen ympäristökeskus

Samankaltaiset tiedostot
Tekstiilien uudelleenkäytön ja tekstiilijätteen kierrätyksen ympäristöhyötyjä

3D tulostus kierrätetystä materiaalista. Antti Salminen

YRITYS JA PALVELUT. Toni Järvitalo.

Kiertotalous ja jätehuolto. Olli Sahimaa Suomen ympäristökeskus ENY C2003 Vesi- ja ympäristötekniikka

Teollisuuden tulostaja. Muovituotteiden teollinen sarjavalmistus 3D-tulostamalla

Teollisuuden tulostaja. Muovituotteiden teollinen sarjavalmistus 3D-tulostamalla

Muovijätteiden ja sivuvirtojen materiaalihyötykäyttö

Tuotekehityksestä tuotantoon Case-esimerkkejä 3D-tulostuksen hyödyntämisestä Välkky-seminaari, Konepajamessut Riitta Noponen

Teollisuustason 3D tulostusta. Jyväskylä Toni Järvitalo

MUOVIPAKKAUKSET. Tietopaketti niiden käytöstä, kierrätyksestä ja ympäristövaikutuksista. Amerplast

Muovit kiertoon! Maija Pohjakallio,

3D tulostus Kymenlaakson ammattikorkeakoulussa Kotka Ari Haapanen

Kiertotalous liiketoimintana

EUROOPAN UNIONIN NEUVOSTO. Bryssel, 18. tammikuuta 2007 (09.02) (OR. en) 5413/07 ADD 2 ENV 36 ENT 7

Muovi osana kiertotaloutta. Muovin kierrättäminen Sari Kauppi Suomen ympäristökeskus SYKE Kestävän kiertotalouden strateginen ohjelma

Sini Metsä-Kortelainen, VTT

Teollisuustason 3D-tulostus. Jyväskylä Jouni Mäkelä

Keski-Suomi: Circwaste tiekartta

Kestävä ja turvallinen kiertotalous - SIRKKU

Metsästä tuotteeksi. Kestävän kehityksen arviointi. Helena Wessman KCL

Materiaalitehokkuus kierrätysyrityksessä

Elinkaariajattelu ja kiertotalous

Metallin lisäävän valmistuksen näkymiä

Metallien 3D-tulostuksen trendit

Kiertotalous mitä se on? Mahdollisuuksia, oppeja ja haasteita

Ympäristövaatimukset hankinnoissa -monitoimilaitteet ja kopiokoneet

Materiaalikierron yhteistyömalli

Komission kiertotalouspaketti Eduskunnan talousvaliokunnan kuuleminen. Mari Pantsar

1. Helpottamaan purkua ja romutusta. 2. Parantamaan materiaalien tunnistettavuutta. 3. Helpottamaan uudelleenkäyttöä. 4. Helpottamaan kierrätystä.

MUOVIN ROOLI BIOKIERTOTALOUDESSA INDUSTRY SUMMIT 2019 / CIRCDAY Katri Luoma-aho Pöyry Finland Oy

Bio- ja kiertotalouden yritysalueen esittely

Ympäristön, kansanterveyden ja elintarvikkeiden turvallisuuden valiokunta

Tekstiilien kiertotalouden haasteista ja onnistumisen edellytyksistä. Telaketju-hankkeen webinaari Jouko Heikkilä, VTT

Tulostaminen ja ympäristövaikutukset

Muovit Suomessa nyt: mihin muovitiekartta johdattaa?

Yhdyskuntajätteen kierrätystavoitteet. Biolaitosyhdistyksen ajankohtaisseminaari, Lahti Markku Salo JLY

YOUR NEW DIMENSION OF POSSIBILITIES. Metallien 3D-tulostus ja käyttökohteet Vesa Kananen, 3DSTEP Oy 3D-tulostuksen savolainen vallankumous 1.12.

3D-tulostuksen mahdollisuudet. Saarijärvi

EUROOPAN YHTEISÖJEN KOMISSIO KOMISSION KERTOMUS NEUVOSTOLLE JA EUROOPAN PARLAMENTILLE

Mitä muoveja? Mihin käyttöön? Haasteita muovien kierrätyksen edistämisessä

Suunnitteleminen kiertäväksi: Kiertotalous keskeisissä arvoketjuissa

Abloy oy ympäristökatsaus 2017

SATAKUNNAN BIO- JA KIERTOTALOUDEN KASVUOHJELMA. Koordinaattori Sari Uoti

Elinkaariklinikka: Maksuton, kevennetty arviointi pk-yrityksen tuotteiden tai palveluiden ympäristövaikutuksista ja kustannuksista

Kiertotalouden liiketoimintamallit esimerkkejä elinkaariajattelun tärkeydestä

Tutkimuksen näkökulmia

Kemikaalit ja kiertotalous Miten tutkimus voi palvella päätöksentekoa? Pirkko Kivelä, neuvotteleva virkamies Ympäristöministeriö

Abloy oy ympäristökatsaus 2016

Tekstiilejä koskeva toimintaympäristö ja lainsäädäntö. Satumaija Mäki Suomen Tekstiili & Muoti ry

Kiertotalouskylä KokoEko-seminaari , Kuopio

HUONEKALUJEN HANKINTA Näkökulmia ympäristökriteerien valintaan ja käyttöön huonekaluhankinnoissa

Sini Metsä-Kortelainen, VTT

3D-tulostus ja laserleikkaus. Johdatus numeerisen ohjauksen työstökoneisiin ja fyysisten kappaleiden tietokonemallinnukseen

L 86/6 Euroopan unionin virallinen lehti (Säädökset, joita ei tarvitse julkaista) KOMISSIO

Jätehuolto, kierrätys ja lajittelu

TEXJÄTE-hanke kartoittaa tekstiilien hyödyntämisen mahdollisuuksia. Helena Dahlbo Suomen ympäristökeskus, SYKE

KeHa-hanke LCA-laskennan tulokset/

MATERIAALITEHOKKUUS JA JÄTTEET

POP-aineet jätteissä; katsaus lainsäädäntöön. Else Peuranen, ympäristöministeriö SYKE, Helsinki

Elinkaariarvioinnin mahdollisuudet pkyrityksissä

Muovijätteet raaka-aineena

Ratkaisuja kierrätyksen lisäämiseksi kokeiluhankkeiden tuloksia. Sirje Stén, ympäristöministeriö Kiertotalous nyt Helsinki 15.2.

obaalit kierrätysmarkkinat usjaossa Kiina-ilmiö tehuoltopäivät to Pohjanpalo, yhteiskuntasuhteiden johtaja

Janne Juhola

Autojen kierrätys osina ja materiaaleina

Muovin kierrätyspalvelut yrityksille. Viivi Leiviskä

Muovitulostuksen mahdollisuudet mallien ja keernalaatikoiden valmistuksessa Riku Rusanen, Prenta Oy

Kiertotalous on tulevaisuutta - mitä se tarkoittaa laboratorioille? Tero Eklin, laboratorionjohtaja SYKE Finntesting ry syysseminaari,

Jätehuollosta kiertotaloushuoltoon Satu Hassi Kansanedustaja, eduskunnan ympäristövaliokunnan puheenjohtaja

UBINAM Uusien biohajoavien muovimateriaalien aiheuttamien ympäristöriskien arviointi Itämeren meriympäristössä

Laikas Oy on toimialueensa MARKKINAJOHTAJA konepajateollisuudessa

Kainuun jätehuollon kuntayhtymä Eko-Kymppi. KAINUUN YMPÄRISTÖOHJELMA 2020 Ympäristöseminaari

Tekstiilijätteen kierrätyksen mahdollisuudet ja esteet (TEXJÄTE)

3D-tulostaminen suomalaisissa valmistavan teollisuuden yrityksissä. 3D-raportti 2016

VALTSU:n painopistealueetsähkö- elektroniikkalaiteromu (SER)

Kiertotalous & WtE. Kiertotalouden vaikutus jätteen energiahyödyntämiseen L. Pirhonen

FI Moninaisuudessaan yhtenäinen FI A8-0317/118. Tarkistus. Karl-Heinz Florenz PPE-ryhmän puolesta

EU:n kiertotalouspaketti, toimintasuunnitelma. Merja Saarnilehto, YM Eduskunta, SuV työjaoston ja YVa yhteiskokous

Luonnonkuitukomposiittien oppimisympäristön ja koulutuksen kehittäminen

Kädenjälki korostaa toiminnan positiivisia kestävyysvaikutuksia

Muoviteollisuuden palveluksessa

Metallien 3D-tulostus uudet liiketoimintamahdollisuudet

Elinkaariajattelu autoalalla

Maapallon rajat ovat tulossa vastaan

Asetusvalikossa voidaan määrittää erilaisia tulostimen ominaisuuksia. Lisätietoja saat valitsemalla valikon vaihtoehdon:

Kierrätys ja materiaalitehokkuus: mistä kilpailuetu?

Kemikaalit kiertotaloudessa - miten eteenpäin lähtöruudusta? Jani Salminen Kulutuksen ja tuotannon keskus SYKE

TEKNIIKKAA HARMONIASSA YMPÄRISTÖN KANSSA

Uusien energia-ja ympäristöratkaisujen julkiset hankinnat. Onnistu innovatiivisissa julkisissa investoinneissa Isa-Maria Bergman, Motiva Oy

Esityksen laatija 7/4/09 JÄTTEEN POLTON VAIKUTUS KIERRÄTYKSEEN

Miksi olemme tänään täällä?

HANKINNAT KESTÄVIEN MAARAKENNUSRATKAISUJEN MAHDOLLISTAJANA 6Aika: CircVol Suurivolyymisten sivuvirtojen ja maamassojen hyödyntäminen kaupungeissa

Tietokoneet ja näytöt Ohje ympäristökriteereistä julkisissa hankinnoissa

Komission kiertotalouspaketti - vaikutukset kuntiin

KeHa-hanke LCA-laskennan alustavat tulokset/

Telaketju-verkoston tuloksia ja tulevaisuuden suunnitelmia. Inka Mäkiö * Turun ammattikorkeakoulu *

UBINAM Uusien biohajoavien muovimateriaalien aiheuttamien ympäristöriskien arviointi Itämeren meriympäristössä

EU:n kiertotalouspaketti, jätedirektiivien muutosehdotukset U 27/2015. Eduskunnan talousvaliokunta Riitta Levinen, ympäristöministeriö

EU:n kiertotalouspaketti, jätedirektiivien muutosehdotukset

Käyttöohje. Parade 60 Rollaattori

Transkriptio:

Hanna Eskelinen ja Helena Dahlbo Suomen ympäristökeskus Tarjoaako 3D-tulostus ympäristöhyötyjä varaosabisnekseen? 3D-tulostimien odotetaan mullistavan maailman samaan tapaan kuin kaupungistumisen tai internetin. Kierrätysmateriaalin käyttö 3D-tulostuksessa on osa kehittyvää kiertotalouden tematiikkaa ja sillä on mahdollisuus sekä luoda Suomeen uutta liiketoimintaa että vahvistaa olemassa olevien yritysten kansainvälistä kilpailukykyä. Myös lainsäädäntö vaatii jätteiden kierrätyksen lisäämistä. Kierrätysmuovien käyttöä kuitenkin rajoittaa muovimateriaalien monimuotoisuus, raaka-aine-erien pienuus sekä perinteisten muovien prosessointiteknologioiden herkkyys raaka-aine-erien muutoksille. Perinteisissä tuotantoteknologioissa puolestaan on korkeat muottikustannukset, mikä käytännössä estää pienten sarjojen kustannustehokkaan valmistamisen esimerkiksi varaosiksi. Kierrätysmuovin hyödyntämisen mahdollisuuksia 3D-tulostuksessa tutkittiin Tekesin ja yritysten rahoittamassa ja Turun ammattikorkeakoulun koordinoimassa Kierrätysmuovien 3D tulostuksen sovelluslaboratorio -hankkeessa. Hankkeen toteutuksessa olivat mukana Arcada ammattikorkeakoulu, Suomen ympäristökeskus SYKE, Fortum Oy, 3DTech Oy, 26 Oili Jalonen Oy, Lapmek Oy sekä Prenta Oy. SYKE tutki hankkeessa 3D tulostukseen pohjautuvan toimintamallin ympäristöhyötyjä yritysten kanssa yhteistyössä suunnitellun case-esimerkin kautta. Elinkaaripohjaisesti arvioitiin 3D-tulostuksen, kierrätysmateriaalin käytön ja sovelluskohteiden mahdollisuuksia kiertotalouden tukemisessa. Järjestelmätasolla tutkimuksessa

Kuva 1. Auton ovenkahva koostuu 11 osasta, jotka voivat olla muovia tai metallia. verrattiin 3D-tulostuksen mahdollistamaa hajautettua tuotantoa nykyiseen, keskitetyn tuotannon malliin. Taustaprosessien, kuten materiaalien valmistuksen ja hankinnan, kuljetusten ja energiantuotannon tiedot otettiin pääsääntöisesti elinkaariarviointia varten kehitetystä Ecoinvent-tietokannasta. 3D-tulostusta koskeva data saatiin pääasiassa yhteistyökumppaneilta. Tutkimuskohteeksi valikoitui rikkoutunut auton ovenkahva, joka koostui 11 erillisestä metalli- tai muoviosasta (Kuva 1). Yleisin syy auton ovenkahvan vaihtamiseen on vetokahvan rikkoutuminen. Vetokahva on ainut osa, joka kahvasta jää asennuksen jälkeen näkyviin. Rikkoutuneen ovenkahvan korjaaminen Elinkaariarvioinnilla tarkasteltiin kolmea vaihtoehtoista tapaa korjata rikkoutunut ovenkahva. Nykykäytännössä (Vaihtoehto 1, Kuva 2) rikkoutunut ovenkahva korjattaisiin seuraavasti: Asiakas tulee autonkorjausfirmaan korjauttamaan vetokahvaa, jolloin koko ovenkahva (rikkoutuneen vetokahvan sekä 10 ehjän osan muodostama kokonaisuus) poistetaan ja tilalle vaihdetaan Länsi-Euroopassa keskitetysti valmistettu uusi ovenkahva. Vanha kahva päätyy kokonaisuudessaan poistoon siitäkin huolimatta, että valtaosa kahvan osista on edelleen täysin ehjiä ja toimivia. Vaihtoehdossa 2 (Kuva 2) ainoastaan rikkoutunut vetokahva korvataan 3D-tulostimella tulostettavalla kahvalla (Kuva 3 ja Kuva 4), jolloin kymmenen muuta osaa säilyvät edelleen käytössä. Kolmannessa vaihtoehdossa (Kuva 2) tutkittiin, voiko kierrätysmuovin käytöllä 3D-tulostusmateriaalina saavuttaa ympäristöhyötyjä. Vaihtoehdossa oletettiin, että vetokahvan 3D-tulostuksessa käytetään neitseellisen (vaihtoehto 2) sijaan kierrätysmuovia. Kierrätysmuovina käytettiin hiekkapuhaltimella hiottuja ja murskaimella murskattuja autonpuskureita. 27

Kuva 2. Tarkasteltujen vaihtoehtojen prosessikohtainen vaikutus ilmastonmuutosvaikutusten muodostumiseen (nollaviivan yläpuolella) ja niiden potentiaaliseen vähenemiseen (nollaviivan alapuolella). Vaihtoehto 1: Perinteinen menetelmä, jossa koko kahva vaihdetaan. Vaihtoehto 2: 3D-tulostusmenetelmällä tulostetaan ainoastaan rikkoutunut vetokahva neitseellisestä muovista. Vaihtoehto 3: 3D-tulostusmenetelmällä tulostetaan rikkoutunut vetokahva kierrätysmuovista. 3D-tulostuksella voidaan vähentää turhaa materiaalin käyttöä Tarkastelun mukaan 3D-tulostuksella voidaan saavuttaa ympäristöhyötyjä nykyiseen käytäntöön verrattuna (Kuva 2). Ympäristövaikutusarvioinnin tuloksissa ilmastonmuutosvaikutuksia aiheuttavat prosessit näkyvät nollaviivan yläpuolella ja niitä potentiaalisesti vähentävät näkyvät nollaviivan alapuolella. Suurimmat ympäristöhyödyt saavutetaan sillä, että vältytään valmistamasta ylimääräisiä varaosia toimivien tilalle sekä vältetään toimivien muovi- ja metalliosien päätyminen jätteeksi. Tulokset korostavat myös kiertotalouden merkitystä 28 Kuva 3. 3D-tulostettu varaosa.

Kuva 4. 3D-tulostettu varaosa pinnoitettuna ja asennettuna paikalleen. tuotteen elinkaaren loppuvaiheessa. Suuret ympäristöhyödyt saavutetaan sillä, että rikkoutunut poistettava osa päätyy kierrätyksen kautta materiaalihyötykäyttöön polton sijaan. Molempien 3D-tulostusta hyödyntävien vaihtoehtojen nettovaikutus jää negatiiviseksi, mikä tarkoittaa että näillä vaihtoehdoilla on potentiaalia vähentää ilmastonmuutosvaikutuksia enemmän kuin tuottaa niitä. Eri 3D-tulostusmenetelmillä erilaiset vaikutukset Tulostusmetodit ovat mielenkiintoinen ja jopa oman tutkimuksensa arvoinen aihe. 3D-tulostuksen energiankulutus voi vaihdella merkittävästi riippuen käytetystä menetelmästä. Suurimmat ympäristövaikutukset 3D-tulostuksella tuotetun varaosan valmistuksessa aiheutuvat juuri tulostuslaitteen sähkönkulutuksesta. Neitseellisen materiaalin tulostuksessa hyödynnettiin tässä tutkimuksessa SLS (selective laser sintering) -menetelmää, jossa jauhemaisen tulostusmateriaalin kohdalla ei tarvitse käyttää tukimateriaalia eikä tulostusalustaa. Kierrätysmuovia käyttävässä tarkastelussa oletettiin, että varaosa tulostetaan FDM (Fused Deposition Modeling) -menetelmällä, jossa kestomuovilanka sulatetaan tulostuspäässä ja levitetään alustalle kerros kerrokselta. Eri tulostusmenetelmien erot näkyvät myös tässä tarkastelussa, sillä FDM -menetelmän suuresta energiankulutuksesta johtuen kierrätysmuovista valmistettu vaihtoehto jää neitseellistä materiaalia hyödyntävää vaihtoehtoa huonommaksi. 3D-tulostuksella tuskin tullaan korvaamaan massatuotantoa, eikä tämän tutki- 29

muksen tulosten perusteella siihen ole ympäristönäkökulman kannalta tarkasteltuna perusteitakaan. Kuljetukset eivät aiheuttaneet merkittävää ympäristövaikutusta hajautetun ja keskitetyn tuotannon vertailussa. 3D-tulostuksen hyödyt tulevat esiin erityisesti niissä tapauksissa, kun varaosan tarve on erityinen. 3D-tulostuksella voidaan mahdollisesti pidentää esimerkiksi vanhempien koneiden käyttöikää, joiden tuotanto on lopetettu ja siten varaosien saatavuus on hankaloitunut. Tai kuten tässä tarkastelussa, tarve on ainoastaan yhdelle osalle, mutta tehtaalta pystytään tilaamaan ainoastaan useasta osasta koostuva varaosakokonaisuus. 3D-tulostus mahdollistaa myös varaosien ominaisuuksien parantelun. Kierrätysmuovin hyödyntämisessä vielä haasteita 30 Suurimmat ympäristöhyödyt kierrätysmateriaalin käytöstä saadaan yleensä siitä, että näin vältytään neitseellisen materiaalin käyttöönottamiselta. Muovimateriaalien kierrätyksen yksi suuri ongelma on muovityyppien suuri määrä sekä niiden monimuotoisuus. Muovien lisäaineilla pyritään parantamaan tuotteiden ominaisuuksia mikä on oleellista tuotteen käytettävyyden kannalta, mutta tekee muovituotteen kierrätyksestä haastavaa. Samoin kuin autoteollisuuteen kaivataan suunnitelmallisuutta tuotannon alkupäähän, myös muovituotteiden suunnitteluvaiheeseen kaivataan elinkaaren loppupään huomioimista. Suosimalla yhtä muovilaatua sisältäviä tuotteita tai keskenään yhteensopivia muovilaatuja, tuotteen kierrätys onnistuu helpommin. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin kierrätysmuovimateriaalin hyödynnettävyyttä 3D-tulostuksessa. Tutkimuksen mukaan kierrätysmateriaalin käyttämisen tarjoama ympäristöhyöty verrattuna neitseellisen materiaalin käyttöön jäi vähäiselle merkitykselle verrattuna esimerkiksi tulostusmenetelmän valinnan merkitykseen. Yksi syy tähän tässä tarkastelussa oli, että käytetyn 3D-tulostetun muovin määrä oli pieni. Kierrätysmuovin hyödyntäminen voi tarjota hyvän lisän varaosabisnekseen, jos materiaalin ominaisuudet saadaan neitseellistä vastaavaksi. Kierrätysmuovin käytön ohella on kuitenkin tärkeää vähentää ympäristökuormitusta muista prosessien vaiheista, kuten itse 3D-tulostuksesta. Auton osien uudelleenkäyttö on korjaustoiminnan tulevaisuutta Nykyinen lainsäädäntö ja kiristyvät kierrätys- ja uudelleenkäyttötavoitteet ohjaavat autokorjaustoimintaa entistä enemmän tässä tutkimuksessa tarkasteltujen vaihtoehtoisten korjausmenetelmien suuntaan. Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivin (2000/53/EY) mukaan uudelleenkäyttöä ja kierrätystä tulee lisätä vähintään 85 prosenttiin keskimääräisestä painosta ajoneuvoa ja vuotta kohti. Käytännössä tällä hetkellä valtaosa romuautoista päätyy murskauksen kautta materiaalihyötykäyttöön. Kuten tässäkin tarkastelussa havaittiin, kierrätyksellä saavutetaan merkittäviä ympäristöhyötyjä verrattuna esimerkiksi energiahyödyntämiseen. Kierrätys ja uudelleenkäyttö ovat kuitenkin perustelluista syistä jätehierarkian eri portailla. Uudelleenkäyttämällä varaosat niiden alkuperäisessä käyttötarkoituksessaan vältytään kierrätysprosessien energiankulutuksilta ja ympäristökuormitukselta. Kiertotalouden edistämiseksi tulisikin lisätä kaikkien tuotteiden, myös ajoneuvojen, purettavuutta, hyödynnettävyyttä ja kierrätettävyyttä. Prosenttien valossa autojen kierrätys näyttää toimivan tällä hetkellä hyvin. Lisää suunnitelmallisuutta tarvitaan tulevaisuudessa siihen, että käyttökelpoiset osat saadaan paremmin uudelleenkäyttöön ja ainoastaan rikkoutuneet osat päätyvät kierrätykseen materiaalina.