The use of plastic materials has changed the packaging industry, the construction industry, the automotive industry, and many others drastically. Plastics are also abundant in our everyday life. However, its downsides in the society are undeniable and are starting to get attention from law makers, the general public and industries alike. Because of their reliance on fossil feedstock and persistence in nature, efforts are being made to make plastics biobased as well as improving recycling of the material. However, the recycling process is complicated, unoptimized and also differs depending on the product and the country. The differences include the techniques and technology used for sorting, the plastics which are prioritized, and where they end up. This project investigated the recyclability of Renol®, a biopolymer based on lignin, a residual product from the forest industry. To do this, first it was established the most interesting viable thermoplastic resin for the Renol was PP. This was because one of the uses for Renol is in plastic packaging, where PP is one of the most recycled materials. Different compositions of the PP/Renol blend were then produced, containing 5, 10, 20, 30 and 50wt% Renol. Density testing and infrared spectroscopy were then used to determine the highest percentage by weight of Renol that could be included for the material to still be detected as PP in a plastics recycling station. For density, the highest concentration was determined to be 46wt% and 27wt%, for sorting methods using 1.00g/cm3 and 0.95g/cm3 as their thresholds, respectively. Using near-infrared technology and computer algorithms by TOMRA (the European company leading the industry in sorting materials), this value decreased to 20wt%. The quality of recycled polypropylene with Renol (Ren25 and Ren50) and without (rPP) was then measured using the tests stated in the RecyClass protocol for PP containers. It was found that both Ren25 and Ren50 had an elongation at break which was too low compared to rPP. There was a woody smell in the materials Ren25 and Ren50. This was reflected in the measurement for volatiles, where the materials were inserted into a 180°C oven and Ren50 lost the most mass out of the three materials. If the material were to be sent to an official recyclability test, it would most likely fail with the elongation at break, the smell and the volatile substances. In a packaging context it would most likely be sorted and recycled as colored PP at a maximum of 20wt% Renol and for other products with PP, most likely at a maximum of 46wt% Renol. / Användandet av plaster har drastiskt förändrat, bland många andra, förpacknings-, bygg- och bilindustrin. Plaster är också oerhört vanliga i vårt vardagliga liv. Dock är deras negativa egenskaper uppmärksammade av allmänheten, industrier samt lagstiftare. På grund av att traditionellt ha varit beroende av icke-förnybara fossila råmaterial samt dess långsamma nedbrytning i naturen studeras möjligheter till att producera biobaserade plaster samt att förbättra återvinningsprocessen för plaster. I praktiken är återvinningen dock komplex och skiljer sig från land till land och produkt till produkt. Teknologier som fungerar på en typ av plast och produkt fungerar inte nödvändigtvis på en annan. Detta projekt undersökte återvinningsgraden av Renol®, en biopolymer baserad på lignin, en restprodukt från skogsindustrin, och en syntetisk polymer. För detta syfte var det polypropen (PP) som valdes som blandpolymer, då PP är en av de mest återvunna polymererna samt att ett av användningsområden av Renol är förpackningar. Olika blandningar av Renol/PP blandningen producerades, med 5, 10, 20, 30 och 50 viktprocent (wt%) Renol vardera. Tester av de olika blandningars densitet samt analys med hjälp av infraröd spektroskopi användes sedan för att bestämma högsta procenthalten Renol materialet kan innehålla och fortfarande detekteras som PP i en återvinningsstation. Genom densitetsproven fastställdes maxkoncentrationen Renol till 46wt% och 27wt%, för sorteringsmetoder som använder 1.00g/cm3 respektive 0.95g/cm3 som tröskelvärden för PP. Genom infraröd teknologi och datoralgoritmer från TOMRA (europeiska ledare i materialsortering) blev maxvärdet fastställt till 20wt%. Kvaliteten av återvunnen PP (rPP) jämfördes sedan med den av blandningar av rPP och Renol för att se hur deras egenskaper skiljer sig. Materialtester gjordes med hänvisning till de tester RecyClass-protokollet föreslog för PP-förpackningar. Många tester låg inom toleransen, dock var töjningen vid brott lägre hos Renolblandningen. Renol har också en speciell lukt som inte hittas hos ren rPP samt att den ger av mer volatila ämnen än rPP. Skulle materialet alltså skickas till ett officiellt återvinningstest hos RecyClass, skulle det troligen misslyckas på grund av en lägre töjning vid brott, dess lukt samt dess volatila substanser. Skulle materialet användas i en förpackning skulle den med stor sannolikhet sorteras som färgad PP vid en maxhalt av 20wt% Renol och för andra PP-produkter vid ett max av 46wt% Renol. / El uso de materiales plásticos ha cambiado drásticamente la industria de los envases, la de la construcción, la del automóvil y muchas otras. Los plásticos también abundan en nuestra vida cotidiana. Sin embargo, sus desventajas en la sociedad son innegables y están empezando a llamar la atención de los legisladores, el público en general y las industrias por igual. El proceso de reciclaje de plásticos no es sencillo, ya que requiere limpieza, clasificación y compradores dispuestos. También varía según el producto y el país. En este proyecto se investigó la reciclabilidad del Renol®, un biopolímero a base de lignina, un producto residual de la industria forestal. Para ello, primero se estableció que la resina termoplástica viable más interesante para el Renol era el polypropyleno (PP). Esto se debió a que uno de los usos del Renol es en los envases de plástico, donde el PP es uno de los materiales más reciclados. A continuación, se produjeron diferentes composiciones de la mezcla Renol/PP, que contenían 5, 10, 20, 30 y 50wt% de Renol. A continuación, se utilizaron las pruebas de densidad y la espectroscopia de infrarrojos para determinar el mayor porcentaje en peso de Renol que podía incluirse para que el material siguiera detectándose como PP en una estación de reciclaje de plásticos. En cuanto a la densidad, se determinó que la concentración más alta era del 46wt% y del 27wt%, para los métodos de clasificación que utilizan 1,00g/cm3 y 0,95g/cm3 como umbrales, respectivamente. Utilizando la tecnología de infrarrojo cercano y los algoritmos informáticos de TOMRA (la empresa europea líder en el sector de la clasificación de materiales), este valor se redujo al 20wt%. A continuación, se comparó la calidad del PP reciclado (rPP) con mezclas con rPP y Renol para comprobar que el Renol no empeora la calidad de material reciclado. Los ensayos se decidieron en base al protocol RecyClass para envases de PP. Varias propiedades estuvieron dentro de la tolerancia del protocolo, sin embargo el alargamiento de rotura fue menor en la mezcla Renol. El Renol también tenía un olor particular que no se encuentra en el rPP puro y al final libera más sustancias volátiles que el rPP. Por lo tanto, si el material se enviara a una prueba oficial de reciclaje en RecyClass, probablemente fallaría debido a una menor elongación a la rotura, su olor y sus sustancias volátiles. En caso de que el material se utilice en envases, lo más probable es que se clasifique como PP de color con un contenido máximo de 20wt% de Renol y para otros productos de PP con un máximo de 46wt% de Renol.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-87210 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Hacksell, Eric |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Materialvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0028 seconds