Voivatko eristimet olla kierrätettäviä?

Eristinten materiaalityypit ja niiden kierrätystä koskeva toteuttavuus

Keraamiset ja lasiset eristimet: vakiintuneet, mutta energiakulutukseen perustuvat kierrätysreitit

Keramiikka- ja lasieristimien kierrätysinfrastruktuuri on itse asiassa kehittynyt ajan myötä melko hyvin, ja alueilla, joissa toimii tehokas keräysjärjestelmä, näemme kierrätysasteita, jotka ylittävät 60 %. Mitä tapahtuu kaikelle tuolle murskattavalle materiaalille? Se palautetaan raaka-aineena uusien eristimien valmistukseen tai joutuu jopa rakennushankkeisiin aggregaattimateriaalina. Mutta tässä on koukku: kun näitä materiaaleja on sulatettava uudelleen, niiden sulattamiseen vaaditaan uunilämpötiloja, jotka nousevat yli 1 400 °C:n. Lämmönkäsittelytutkimukset osoittavat, että tähän kuluu noin 30 % enemmän energiaa verrattuna uusien materiaalien valmistamiseen kokonaan alusta lähtien. Tämäntyyppinen energian intensiivinen prosessi alkaa vähentää merkittävästi kaikkia todellisia ympäristöhyötyjä, kun materiaalien on kuljettava yli 200 mailia käsittelyä varten. Joitakin sähköverkkoyhtiöitä kokeilee uunien käyttöä uusiutuvasta energiasta, jotta päästöjä voitaisiin vähentää, mutta tämän laajentaminen kohtaa todellisia haasteita. Nykyiset sähköverkot eivät aina kestä tätä kuormitusta, ja vanhojen laitteiden uudistaminen aiheuttaa huomattavia kustannuksia, mikä saa monet yritykset harkitsemaan tarkasti investointia.

Polymeeri- ja komposiittieristimet: alhaiset talteenottoprosentit sekoitettujen materiaalien vuoksi

Polymeeri- ja komposiittieristimien kierrätysongelma johtuu siitä, että nämä materiaalit eivät erkyä toisistaan asianmukaisesti. Ajattelepa: ne silikonikumista valmistetut ulkokuoret, jotka ovat kiinnitetty lasikuituytimiin metalliosilla kummassakin päässä, tekevät mekaanisen erottelun käytännössä mahdottomaksi. Teollisuuden luvut kertovat, että kokonaiskierrätysaste pysyy alle 15 %:n, mikä ei ole lainkaan hyvä tulos. Murskauksesta saadut sekoitetut materiaalit ovat hyvin vähän arvokkaita, ja niistä tehdään pääasiassa esimerkiksi puistopenkkejä tai tiepilkkureita, joissa hyödynnetään alle 20 %:a näiden materiaalien alkuperäisestä arvosta. Kemiallisella kierrätyksellä on toki toivoa, mutta kaupallisesti sitä ei ole vielä saavutettu. Prosessi vaatii erityisiä liuottimia, ja sen kustannukset ovat viimeisimmän vuoden 2023 tutkimusten mukaan noin 740 000 dollaria yksikköä kohden. Kunnes valmistajat sopivat yhteisistä polymeeriseoksista ja perustavat asianmukaiset keräysjärjestelmät, suurin osa vanhoista eristimistä päätyy suoraan kaatopaikoille tai polttolaitoksille, vaikka ne pysyvätkin ympäristössä kymmeniä vuosia.

Nykyiset teollisuudessa käytetyt sähköeristinten kierrätyskäytännöt

Hyötyliikkeiden johtamat keraamisten eristinten keruukäytännöt Pohjois-Amerikassa ja EU:ssa

Pohjoisamerikkalaiset ja eurooppalaiset sähköverkkoyhtiöt ovat johtavassa asemassa keraamisten eristinten kierrätyksessä järjestämällä palautusohjelmiaan, joiden avulla kerätään vanhoja porseleeni- ja lasikomponentteja sähkönsiirtojärjestelmistä. Murskattuja materiaaleja käytetään joko uusien keraamisten tuotteiden valmistukseen tai rakennusprojekteissa raakarakenteena. Teollisuuden kestävyysraportin mukaan vuodelta 2023 eurooppalaiset maat ovat onnistuneet keräämään näistä materiaaleista 65–80 prosenttia. Vaikka sulatusprosessi kuluttaa melko paljon energiaa ja vähentää siten hieman ympäristöhyötyjä, säädökset kuten EU:n kierräteconomy-toimintasuunnitelma edistävät jatkuvasti tätä käytäntöä. Kun verkkoyhtiöt tekevät yhteistyötä erikoiskierrätysyritysten kanssa, ne pystyvät tehostamaan sekä kuljetus- että käsittelytoimintoja. Nämä yhteistyöt luovat toimivia ratkaisuja laajamittaisiin keruuun liittyviin toimiin, erityisesti alueilla, joissa kaukana sijaitsevista paikoista kerättävien tuotteiden keruu aiheuttaa monille yrityksille todellisia logistisia haasteita.

Rajoitetut polymeerieristimen uudelleenkäsittely- ja alaspäin kierrätyssovellukset

Polymeerieristeiden kierrätys kohtaa merkittäviä esteitä materiaalien monimutkaisuuden vuoksi. Silikonikumia ja lasikuitua sisältävän seoksen erottaminen toisistaan ei onnistu helposti, mikä tarkoittaa, että maailmanlaajuinen hyötyminen pysyy noin 15 %:n tasolla. Nykyisin vanhoja eristeitä jauhetaan pääasiassa esimerkiksi mattojen aluskalvoiksi tai tieliikenteen varoituspylväiksi. Nämä käyttötavat eivät tuota läheskään yhtä paljon kuin uudet materiaalit: viime vuonna Materials Innovation Journal -lehdessä julkaistujen tutkimusten mukaan hinta voi olla jopa 40 % alempi. Taloudellisesti tilanne on vaikea, sillä pelkkä käsittely maksaa yli 380 dollaria tonnilta, kun taas saadusta tuotteesta saadaan myytyä alle 210 dollaria tonnilta. Hyvin vähän paikkoja käsittelee tällaista jätteiden virtaa asianmukaisesti, joten suurin osa vanhoista eristeistä päätyy kuitenkin kaatopaikoille. Joitakin uusimpia menetelmiä, joissa hyödynetään kuumennusta, voisi mahdollisesti eristää hyödyllisiä rakennuspalasia tulevaisuudessa, mutta näitä menetelmiä ei ole vielä kaupallisesti skaalattu, vaikka niistä puhutaankin paljon.

Tärkeimmät esteet eristeiden kierrätyksen omaksumiselle

Saastuminen, jakautuminen ja erillisten keräysjärjestelmien puuttuminen

Kun eri materiaalit sekoittuvat toisiinsa kierrätyksen aikana, erityisesti esimerkiksi keraamisia palasia sekoittuen muoviosiin, niiden erottaminen myöhemmin ei enää ole taloudellisesti järkevää. Useimmat kaupungit eivät myöskään ole varustettuja käsittelämään tätä sekasortoa asianmukaisesti. Alle yhdellä kahdeksasta energiayhtiöstä on oikeasti toimiva järjestelmä vanhojen eristinten keräämiseen, joten mitä tapahtuu? Suurin osa päätyy tavallisille roskakoreille tai lähimmälle paikalliselle kaatopaikalle. Ja jos tämä ei olisi jo tarpeeksi huonoa, monet vanhat sähkölinjat käyttävät näitä kehittyneitä komposiittieristimiä, jotka koostuvat silikonikumista kiinnitettynä lasikuituytimiin. Ongelma tässä on se, että kukaan ei todellakaan tiedä, kuinka niitä voidaan purkaa ilman erityisvarusteita, joita useimmat kierrätyskeskukset eivät yksinkertaisesti omista. Tämä koko tilanne ei kuitenkaan koske pelkästään eristimiä: samankaltaisia ongelmia havaitaan kaikkialla maailmassa kaikenlaisissa kierrätystoiminnoissa, jossa kyvyttömyytemme lajitella materiaaleja oikein johtaa siihen, että kierrätämme vain noin kymmenesosan kaikista muovista, jotka teoriassa olisivat kierrätettävissä.

Taloudelliset todellisuudet: Erottamiskustannukset vs. alhaisen arvon kierrätysmateriaali ja uusien materiaalien kilpailu

Kierrätyksen talouteen liittyy ratkaisevia esteitä. Saastuneiden keraamisten tai polymeerikomposiittien käsittely maksaa 740 dollaria tonnilta (Ponemon 2023) – yli kolme kertaa enemmän kuin uusien materiaalien tuotanto. Kierrätetyt tuotteet kohtaavat merkittäviä markkinahaittoja:

• Alakäytettyjä komposiitteja myydään 40 %:lla uusien vastaavien hintatasosta
• Erityislasiseokset vaativat puhdastasoa, jota ei voida saavuttaa perinteisillä kierrätysmenetelmillä
• Uusien polymeerien hinnat ovat 220 dollaria tonnilta alhaisemmat kuin kierrätettyjen materiaalien

Tämä epätasapaino vähentää kierrätysinfrastruktuuriin tehtävien investointien kannattavuutta. Energialaitokset suosivat edullista hävitystä, ellei muuta vaadita – materiaalikohtaisia sääntelyvaatimuksia tai kierrätetyn materiaalin käyttöprosenttivaatimuksia on harvinaisia. Ilman politiikkatoimia, kuten tukia tai hankintavaatimuksia, kierrätysratkaisut pysyvät kaupallisesti marginaalisina.

Tulevaisuuden ratkaisut: Kierrätystalouden strategiat eristimille

Kierrätykseen suunniteltujen tuotteiden standardit ja standardoidut komposiittiseokset

Kierrätykseen suunnittelun lähestymistapa on todella tärkeä, kun tavoitellaan parempia materiaalien talteenottoprosentteja. Tällä hetkellä tuotteiden valmistukseen käytettävien materiaalien vaihtelu on liian suurta. Puhumme esimerkiksi jopa viiteentoista eri polymeeriseokseen perustuvasta vaihtoehdosta pelkästään vaihteiston luokan yksiköissä. Kun materiaalit ovat yhdenmukaisia koostumukseltaan, teollisuuslaitokset voivat erottaa ne mekaanisesti ja käsittellä niitä termisesti ilman niin paljon vaikeuksia. Joissakin tutkimuksissa arvioidaan, että jos kaikki käyttäisivät samankaltaisia komposiittimateriaaleja, polymeerien talteenotto jätevirroista voisi kasvaa noin neljäkymmentä prosenttia ja käsittelyyn tarvittava energia kuluisi lähes kolmekymmentä prosenttia vähemmän verrattuna sekoitettujen materiaalien käsittelyyn. Säädökset, kuten Euroopan unionin ekosuunnitteludirektiivi, alkavat pakottaa yrityksiä ottamaan kierrätettävyysnäkökohdat huomioon jo suunnitteluvaiheessa. Tämä painaa valmistajia kohti yksinkertaisempia yksimateriaalisia ratkaisuja ja turvallisempia lisäaineita, jotka säilyttävät materiaalien käyttökelpoisuuden jopa useiden elinkaarten jälkeen.

Hyötylaitteiden takaisinottoprogrammit ja risteävät teollisuuden laajuiset kierrätyskumppanuudet

Kun energiayhtiöt toimivat tiukasti yhdessä kierrätystoimijoiden ja materiaali-asiantuntijoiden kanssa, ne edistävät todellista edistystä pitkään jatkuneiden ongelmien ratkaisemisessa materiaalien keruussa ja käsittelyssä. Otetaan esimerkiksi alueelliset takaisinottoprogrammit. Nämä ohjelmat mahdollistavat energiayhtiöiden kerätä koko elinkaarensa päättäneen laitteiston sähköverkon parannusten yhteydessä, ja tulokset ovat noin kolme kertaa paremmat verrattuna tavallisesti kaupunkien järjestämiin järjestelmiin. Jotkin teollisuudenalat löytävät uusia käyttötapoja lasikuituvahvistetulle muoville rakennushankkeissa, mikä estää noin 12 000 tonnia pääsemästä kaatopaikoille vuosittain. Alkuvaiheen testit osoittavat, että kierrätetty silikonikumi toimii yhtä hyvin kuin uusi materiaali tietyissä matalajänniteolosuhteissa, kun sitä käsitellään asianmukaisesti tietyissä lämpötiloissa. Yhteenveto? Tällaiset kumppanuudet vähentävät energiayhtiöiden materiaalien ostokustannuksia noin 18–22 prosenttia, ja ne edistävät myös materiaalikiertojen luomista, joita voidaan laajentaa ajan myötä.

UKK

Mitkä ovat polymeeri- ja komposiittieristimien kierrätyksen päähaasteet?

Päähaasteita ovat sekoitettujen materiaalien, kuten silikonikumia ja lasikuitua, erottamisen vaikeus, mikä johtaa alhaisiin hyötyosuuteen ja alhaisearvoisiin kierrätetyihin tuotteisiin.

Kuinka energiakulutusta vaativaa on keraamisten ja lasieristimien kierrätysprosessi?

Keraamisten ja lasieristimien kierrätys on energiakulutusta vaativa prosessi, sillä siihen tarvitaan uunilämpötiloja yli 1 400 °C, mikä kuluttaa noin 30 % enemmän energiaa kuin uusien materiaalien tuotanto.

Miksi taloudelliset tekijät ovat esteitä eristimien kierrätykselle?

Taloudelliset tekijät ovat esteitä, koska eristimien kierrätyksen kustannukset ylittävät uusien materiaalien tuotantokustannukset, ja kierrätetyt materiaalit kohtaavat myös markkinahaittoja, jotka tekevät niistä kilpailukyvyttömiä.

Mitkä ovat joitakin mahdollisia tulevaisuuden tiekarttoja eristimien kierrätyksen parantamiseksi?

Mahdollisia toimintatapoja ovat esimerkiksi kierrätyksen kannalta suunniteltujen tuotteiden standardien kehittäminen, yhdistelmämateriaalien koostumuksen standardointi sekä hyödyllisyyspalvelujen takaisinottopohjaiset ohjelmat ja risteävät teollisuuden alat käsittävät kierrätyskumppanuudet, joilla edistetään materiaalien talteenottoa ja luodaan kiertotaloudellisia ratkaisuja.