EU:ssa päätyy vuosittain jätteeksi noin 40 miljoonaa patjaa, eli noin 250–300 kt vaahtomuovia. Väkilukuun suhteutettuna tämä tarkoittaisi Suomessa noin 500 tuhatta patjaa ja 3,1–3,7 kt vaahtomuovia vuosittain. Tällä hetkellä Suomessa patjajätteestä saadaan kierrätettyä metallia muiden materiaalien päätyessä energiahyödynnykseen. Kehittämällä tehokkaita automatisoituja lajittelujärjestelmiä voidaan parantaa kierrätettävien jakeiden saatavuutta sekä laatua, ja siten edistää niiden hyödyntämistä kierrätysmateriaaleiksi.

Kirjoittajat: Sanna Kilpeläinen & Ville Puhakka

Euroopan komission arvion mukaan Suomi on vaarassa jäädä vuodelle 2025 asetetun 55 %:n yhdyskuntajätteen kierrätystavoitteesta (Euroopan komissio 2023). Opinnäytetyössä ”Patjajätteen vaahtomuovin kierrätyksen kehittäminen” selvitettiin erilaisia menetelmiä kierrättää kulutuksen jälkeistä pehmeää polyuretaanivaahtoa eli vaahtomuovia, ja tuotiin esiin sen kierrättäminen yhtenä menetelmänä yhdyskuntajätteen kierrätysasteen nostamiseksi (Kilpeläinen 2023).

Potentiaaliseksi kierrätysmenetelmäksi osoittautui re-bonding-menetelmä, jossa vaahtomuovi silputaan ja muovataan sidosaineen avulla kierrätysmateriaaliksi, rouhepuristeeksi. Vaahtomuovijätteen mekaanisessa kierrätyksessä aiheuttaa kuitenkin huolta syntyvän kierrätysmateriaalin turvallisuus. (Kilpeläinen 2023.) Yksi kiertotalouden haasteista onkin kemikaalien kierto tuotteiden ja materiaalien mukana. Varsinkin tuotteet, joiden elinkaari on pitkä, saattavat sisältää vaarallisia kemikaaleja, jotka tulee tunnistaa ja poistaa materiaalikierrosta. (Ympäristöministeriö.)

Lajittelun haasteena moninaiset rakenteet ja kemikaalit

Patjat voidaan karkeasti jaotella runko-, joustin- ja vaahtomuovipatjoihin. Patjojen vaahtomuovi voi sisältää kerroksittain erilaisia vaahtolaatuja, kuten polyeetteri-, HR-kimmo- ja viskoelastista vaahtoa. Erilaiset patjojen rakenteet aiheuttavatkin haasteita niiden automatisoituun purkamiseen ja materiaaleittain lajitteluun.

Vaahtomuovin pääraaka-aineet ovat polyolit ja di-isosyanaatit, jotka molemmat ovat usein peräisin raakaöljystä. Vaahtomuovin valmistuksessa pääraaka-aineiden joukkoon sekoitetaan lisäaineita, jotka auttavat esimerkiksi hallitsemaan solurakenteita, hajunmuodostusta sekä palonkestävyyttä. Niitä voidaan lisätä myös esteettisistä syistä, kuten halutun värin saavuttamiseksi. (EUROPUR 2022.) Patjojen käyttöikä on pitkä, jopa 10–15 vuotta, ja siksi valmistushetkellä on voitu käyttää myöhemmin haitallisiksi todettuja kemikaaleja. Jotta vaahtomuovijätteestä valmistetut kierrätysmateriaalit voidaan saattaa markkinoille, tulee varmistua, että ne noudattavat kemikaalilainsäädäntöä. (EUROPUR 2021, 9.)

Kööpenhaminan kaupunki on tutkinut Bramming Plast-Industri A/S:n kanssa patjajätteen vaahtomuovista valmistetun rouhepuristeen sisältämiä haitallisia kemikaaleja. Tutkimuksessa havaittiin patjajätteen vaahtomuovin sisältävän erilaisina pitoisuuksina raskasmetalleja, ftalaatteja ja orgaanista tinaa. Pitoisuudet täyttivät REACH- ja RoHS- lainsäädännön mukaiset vaatimukset, mutta antimoni (Sb) ja lyijy (Pb), sekä orgaaninen tinayhdiste MBT ja ftalaattipitoisuudet ylittivät kuitenkin vaahtomuoviteollisuuden vapaaehtoisen HSE-standardin, CertiPURin, mukaiset raja-arvot. (Vesterholm 2022, 9.) Materiaalin lajittelua tai esikäsittelyä kannattaa kehittää kierrätystuotteen turvallisuuden takaamiseksi.

NIR-teknologia lajittelun avuksi

Laboratoriomenetelmillä voidaan selvittää luotettavasti ja täsmällisesti jätteiden ominaisuuksia, mutta menetelmät voivat olla hitaita ja kalliita. Lähi-infrapuna- eli NIR-spektrometrilla voidaan nopeasti ja materiaalia rikkomatta selvittää molekyylien rakenteita ja tunnistaa ennestään tunnettuja orgaanisia yhdisteitä sekä yksittäisiä alkuaineita perustuen yhdisteelle ominaisen infrapunaspektrin tunnistamiseen. (Ikonen 2016, 94–96.) Menetelmä soveltuu käytettäväksi sekä nopeilla lajittelulinjastoilla että käsikäyttöisissä laitteissa (Mangold & Vacano 2022).

NIR-teknologia on osoittautunut tehokkaaksi työkaluksi useiden kestomuovien lajittelussa (Recycling inside 2023). Menetelmä soveltuu myös tekstiilijätteen materiaalien tunnistukseen, mutta sillä ei kuitenkaan vielä pystytä havaitsemaan tekstiilijätteen sisältämiä mahdollisia kemikaalijäämiä (Kamppuri ym. 2019, 22–23). NIR-teknologian ja koneoppimisen yhdistäminen on osoittautunut hyödylliseksi SER-jätteen ja sen sisältämien vaarallisten lisäaineiden ja palonestoaineiden havaitsemisessa ja erottamisessa (Yang ym. 2023).

REDWAVE on kehittänyt osana PUReSMART-hanketta NIR-sensoripohjaisen lajitteluratkaisun eri vaahtomuovilaatujen erottamiseen toisistaan. Lajittelukoneella pystytään tunnistamaan ja lajittelemaan 20–30 erilaista polyuretaanityyppiä, kuten MDI- ja HR-pohjaista, sekä perinteistä vaahtomuovia. Lajittelukoneella pystytään lisäksi tunnistamaan ja poistamaan kierrätysprosessista tiettyjä lisäaineita kuten palonestoaineita sisältäviä vaahtomuoveja. (Recycling inside 2023.)

Tehokas lajittelu kasvattaa jalostusarvoa

Tehokkaat lajitteluprosessit mahdollistavat haitallisia kemikaaleja sisältävien vaahtomuovien sekä muiden materiaalien tunnistamisen ja poistamisen kierrätysprosesseista. Riippuen kierrätysmenetelmästä ja kierrätysmateriaalin tavoitelluista ominaisuuksista sekä laadusta, kierrätysprosessit voivat toimia paremmin, kun eri vaahtomuovilaadut erotellaan myös erikseen.

Lajitteluprosessin on oltava riittävän tarkka, jotta vaahtomuovijätettä voidaan hyödyntää korkealaatuisten tuotteiden valmistuksessa ja siten kasvattaa jalostusarvoa. Materiaalit tulee tunnistaa ja pystyä lajittelemaan materiaalikoostumuksen mukaan, jotta pystytään takaamaan materiaalin tasalaatuisuus, turvallisuus ja soveltuvuus käytettävään kierrätysmenetelmään.

Lajittelu voisi olla yhdistelmä manuaalista ja koneellista lajittelua. Patjat voidaan lajitella ensin kokonaisina manuaalisesti, käyttäen apuna esimerkiksi käsikäyttöistä NIR-teknologiaan perustuvaa laitetta. Lajittelu voitaisiin suorittaa eri patjatyyppien mukaan, karsien samalla kierrätysprosessiin sopimattomat, kuten liian likaiset, märät tai vanhat patjat pois. Lajittelussa voisi mahdollisesti hyödyntää myös konenäköä. Lajittelun tarkkuus sekä kierrätykseen kelpaavan materiaalin määrä paranee, mikäli patjat lajitellaan ennen murskausta materiaaleittain.

Murskauksen jälkeen voidaan käyttää nopeita NIR-teknologiaa hyödyntäviä lajittelulinjastoja tunnistamaan ja lajittelemaan materiaalit ja eri polymeerityypit sekä mahdollisuuksien mukaan myös haitalliset kemikaalit. Tulee kuitenkin pohtia, tarvitaanko lisäksi tarkempia testejä varmistamaan kierrätysmateriaalin haluttu koostumus. Tai saadaanko sovellettua muita olemassa olevia, tai kehitettyä uusia, automaattiseen linjastoon sopivia tunnistusteknologioita. Automaatio lisää kierrätysprosessien tehokkuutta ja mahdollistaa suurempien materiaalivirtojen käsittelyn, jolloin myös kustannustehokkuus kasvaa.

Lähteet

Euroopan komissio. 2023. Komission kertomus Euroopan parlamentille, neuvostolle, Euroopan talous- ja sosiaalikomitealle ja alueiden komitealle. Bryssel. Viitattu 24.11.2023. Saatavissa https://eur-lex.europa.eu/legal-content/FI/TXT/?uri=COM:2023:304:FIN

EUROPUR. 2021. The end-of-life of flexible polyurethane foam from mattresses and furniture. Viitattu 24.11.2023. Saatavissa https://europur.org/wp-content/uploads/2021/10/EoL-Brochure-2021-EUROPUR.pdf

EUROPUR. 2022. Raw materials. Viitattu 27.11.2023. Saatavissa https://europur.org/flexible-pu-foam/raw-materials/

Ikonen, J. 2016. Jätteiden kemiallisten ominaisuuksien spektrometriset online-mittausmenetelmät. Diplomityö. Lappeenrannan teknillinen yliopisto. Lappeenranta. Viitattu 23.11.2023. Saatavissa https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201604139574

Kamppuri, T., Heikkilä, P., Pitkänen, M., Hinkka, V., Viitala, J., Cura, K., Zitting, J., Lahtinen, T., Knuutila, H. & Lehtinen, L. 2019. Tunnistusteknologiat tekstiilien kierrätyksessä. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tutkimusraportti no. VTT-R-00092-19. Viitattu 28.11.2023. Saatavissa https://cris.vtt.fi/ws/portalfiles/portal/24214371/VTT_R_00092_19.pdf

Kilpeläinen, S. 2023. Patjajätteen vaahtomuovin kierrätyksen kehittäminen. AMK-opinnäytetyö. LAB-ammattikorkeakoulu. Viitattu 24.11.2023. Saatavissa https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023112731913

Mangold, H. & Vacano, B. 2022. The Frontier of Plastics Recycling: Rethinking Waste as a Resource for High-Value Applications. Macromolecular Chemistry and Physics. Vol.223 (13). Viitattu 5.12.2023. Saatavissa https://doi.org/10.1002/macp.202100488

Recycling inside. 2023. Smart Recycling of Polyurethane: the New Era of the Plastics Industry. Redwave. Viitattu 17.11.2023. Saatavissa https://recyclinginside.com/plastic-recycling/smart-recycling-of-polyurethane-the-new-era-of-the-plastics-industry/

Vesterholm, M. 2022. Mechanical recycling of post-consumer mattress foam. Bramming Plast-Industri A/S. R&D Report no. 2022-02-01. Viitattu 30.11.2023. Saatavissa https://cphsolutionslab.dk/media/pages/cc/news/postconsumer-foam-recycling-results/3573363237-1645445583/mechanical-recycling-of-post-consumer-mattress-foam.pdf

Yang, J., Xu, Y., Chen, P., Li, J., Liu, D. & Chu, X. 2023. Combining spectroscopy and machine learning for rapid identification of plastic waste: Recent developments and future prospects. Journal of Cleaner Production. Vol.431. Viitattu 1.12.2023. Saatavissa https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.139771

Ympäristöministeriö. Kemikaalit kiertotaloudessa. Viitattu 28.11.2023 https://ym.fi/kemikaalit-kiertotaloudessa

Kirjoittajat

Sanna Kilpeläinen opiskelee LAB-ammattikorkeakoulussa energia- ja ympäristötekniikan koulutusohjelmassa.

Ville Puhakka työskentelee TKI-asiantuntijana LAB-ammattikorkeakoulussa teknisten ja bioperäisten materiaalikiertojen parissa.

Artikkeli on kirjoitettu osana Jätti-hanketta, jonka tavoitteena on alihyödynnettyjen yhdyskuntajätevirtojen (muovi, huonekalu ja tekstiili) hyödyntämis- ja liiketoimintamahdollisuuksien sekä näihin liittyvien arvoketjujen kehittäminen Päijät-Hämeessä. Jätti-hankkeen rahoitusohjelma on EU:n kestävä kaupunkikehittäminen 2021–2027 – Lahden ekosysteemisopimus (EAKR). Jätti -Yhdyskuntajätteen kierrätys https://lab.fi/fi/projekti/jatti-yhdyskuntajatteen-kierratys

Artikkelikuva: Sanna Kilpeläinen

Julkaistu 2.1.2024

Viittausohje

Kilpeläinen, S. & Puhakka, V. 2024. Vaahtomuovin kierrätyksellä kohti kierrätystavoitetta. LAB Pro. Viitattu pvm. Saatavissa https://www.labopen.fi/lab-pro/vaahtomuovin-kierratyksella-kohti-kierratystavoitetta/