Ahoy there – setting a course for the circular economy!

Material overboard! Logbook entry on 2 February 2018 at 07.50 hours at 61°18′50″N 023°45′10″E: non-environmental object overboard. Two boys are walking to school, one of whom is eating from a jar of baby food. Out of the corner of my eye, I notice the jar flying through the air into a bank of snow. I turn around and say, “Are you serious? Did you really just throw that jar away? Come and pick it up.” The boy obediently returns. “It’s not nice to have trash thrown into our yard. Secondly, a jar does not decompose in the natural environment. Take it to that recycling bin,” I say, returning the jar to the boy’s hand.

Clearly, if perfectly usable material ends up somewhere other than recycling, there has still been too little discussion of the circular economy. Plastic is a material that could be used even more widely than glass.

Good or bad guy?

People have a range of opinions on plastic, and the headlines handle the issue from a number of perspectives: “The age of plastic is coming to an end”, “Plastic from sugar”, “Beaches are choking on plastic,” “The future of plastic begins at the designer’s desk,” “Plastic recycling is a lovely, but not yet viable, idea”, “Millions of plastic beads are entering the world’s oceans”, “New (plastic) material draws energy from light”, “Avoid plastic”. 

These concepts can easily be mixed up and perspective lost when trying to create click-bait. For example, in such cases it might be forgotten that plastic can be found in places other than disposable products or plastic bags. A plastic bag purchased in Finland does not have to end up in the Baltic, but the consumer can decide whether to recycle it as a material or use it to generate energy.

Global production of plastic has risen each year and its use is increasing as national economies develop. However, recycling and reuse have not kept pace with this process. New innovations and measures are needed to balance the situation. In plastic, a material scientist sees a material, the status of which (whether good or bad) depends on its overall life cycle.

Responsible use of plastic

To speed up the circular economy, the EU Commission published its strategy on plastics on 16 January 2018. The contents of the strategy can be summarised by saying that, from now on, the entire lifecycle of plastic materials will be taken into account from design, production and use all the way through to recycling. In addition, by 2030 all packaging must be recyclable.

In some respects, industry is already sailing ahead of the strategy in terms of its goals: for example, a large industrial flagship, Unilever, is committed to making its packaging recyclable by 2025.

The plastic strategy also takes account of microplastics, whose intentional use is restricted in products. The washing of synthetic textile fibres and the reduction of micro-plastic emissions from traffic is the subject of a further investigation by the European Commission. A macro-plastic product that enters a body of water after being worn down into microplastics represents a wasted opportunity, i.e. an obstacle to the potential recycling of the product’s material.

Plastic is a useful material when used responsibly. Responsibility is based on products at the end of their lifecycle being returned for recycling. Many dangerous waters must be avoided when recycling materials, but there are also several routes to successful recycling.

A full cargo of options

A range of possibilities is available when designing and implementing recycling. The following alternatives must be weighed up for both concentrated regional recycling systems, and wider national alternatives:

  • Mechanical recycling/chemical recycling
  • Adding value to recycled fractions/use of recycled fibre as is
  • Sorting at the location where the waste is created/reception of mixed plastic fractions
  • Compacted multiple-sorting methods/sorting methods based on a single technology

Key factors include the types of material streams and their availability, as well as the homogeneity of fractions. Functional and efficient logistics complement the recycling value chain.

Big flagships

Companies – both large and small – and cities investing heavily in the circular economy are flagships showing the way in the recycling and re-use of plastic.

In November 2017, VTT and Nokia began a concept development project, resulting in a model of a plastic recycling plant for the ECO3 area. ECO3 is a bio and circular economy business district located in Kolmenkulma in Nokia. Mixed raw material streams, whose value has been raised by new types of refining, provide a channel for the wider application of plastics recycling for the project and in general.

The EU’s strategy highlights public actors, who are encouraged to favour recyclability and recycled plastics in their procurement activities. This is a major opportunity for many companies both within and outside the ECO3 area. At VTT, we know how to help businesses take advantage of this opportunity.

What about the two youngsters who ran into our materials researcher early one morning? What happened to the baby food jar that was picked out of the snowdrift? It wound up in a glass recycling bin, where it belonged. The course was corrected with a tiny adjustment. The circular economy represents an opportunity for us all: Welcome aboard!  
Satu Pasanen 03
Satu Pasanen
Research Scientist, VTT
satu.pasanen(a)vtt.fi

 

Kurssi kohti kiertotaloutta – Hiiohoi!

 

Materiaalia yli laidan! Lokikirjan merkintä 2.2.2018 paikassa 61°18′50″N 023°45′10″E kello 07:50: ympäristöön kuulumaton kappale yli laidan. Kaksi poikaa kävelee kouluun, toinen syö samalla lasten purkkiruokaa. Sivusilmällä huomaan, kuinka purkki lennähtää kaaressa lumihankeen. Käännyn ympäri ja sanon: ”Oletko ihan tosissasi, että heitit tämän purkin menemään? Tule hakemaan se.” Poika tulee kiltisti takaisin. ”Ei ole ollenkaan kivaa, että meidän talon pihaan heitellään roskia. Toiseksi, purkki ei maadu luonnossa. Vie se tuohon keräyslaatikkoon”, sanon ja nostan purkin takaisin pojan käteen.

Kiertotaloudesta ei selvästikään ole puhuttu vielä tarpeeksi, koska täysin käyttökelpoista materiaalia päätyy muualle kuin hyötykäyttöön. Muovi on materiaali, jonka hyödyntäminen olisi mahdollista tehdä vielä laajemmin.

Hyvis vai pahis?

Muovista on monta mielipidettä, ja lehtiotsikot käsittelevät sitä monesta näkökulmasta: ”Muovin valtakausi loppuu”, ”Sokerista muovia?”, ”Rannat tukehtuvat muoviin”, ”Muovin tulevaisuus alkaa suunnittelijan pöydältä”, ”Muovinkierrätys on kaunis, mutta vielä kannattamaton ajatus”, ”Miljardeja muovihelmiä maailman meriin”, ”Uusi (muovi)materiaali kerää energiaa valosta”, ”Vältä muovia”.  

Klikkejä kalastaessa voivat käsitteet helposti sekoittua ja perspektiivi hukkua. Silloin voi unohtua esimerkiksi, että muovia on muuallakin kuin kertakäyttötuotteissa tai muovipusseissa. Suomessa ostetun muovipussin ei myöskään tarvitse päätyä Itämereen, vaan kuluttaja voi päättää, kierrätetäänkö se materiaalina vai hyödynnetäänkö energiana.

Muovin maailmanlaajuinen tuotanto on noussut joka vuosi, ja kansantalouksien kehittyessä myös sen käyttö lisääntyy. Kierrätys ja hyötykäyttö eivät kuitenkaan ole pysyneet vauhdissa mukana. Tilanteen tasapainottamiseksi tarvitaan uusia innovaatioita ja toimenpiteitä. Materiaalitutkija näkee muovissa materiaalin, jonka status hyvänä tai pahana riippuu sen koko elinkaaresta.

Vastuullinen muovinkäyttö

Kiertotaloutta vauhdittaakseen EU:n komissio julkaisi 16.1.2018 muovistrategiansa. Sen sisällön voi tiivistää siten, että muovimateriaalin koko elinkaari suunnittelusta, tuotannosta ja käytöstä aina kierrättämiseen asti otetaan jatkossa huomioon. Lisäksi pakkausten tulee olla kierrätettävissä vuoteen 2030 mennessä.

Teollisuuden tavoitteet ovat osin muovistrategiaa jo keulan mitan pidemmällä: Alan isoista lippulaivoista esimerkiksi Unilever on sitoutunut tekemään pakkauksistaan kierrätettäviä vuoteen 2025 mennessä.

Muovistrategia huomioi myös mikromuovit, joiden tarkoituksellista käyttöä tuotteissa rajoitetaan. Synteettisten tekstiilikuitujen pesusta sekä liikenteestä aiheutuvien mikromuovipäästöjen vähentäminen on komission jatkoselvityksen aiheena. Vesistöön päätynyt ja mikromuoviksi hienontunut makromuovituote on hukkaan heitetty mahdollisuus, eli este tuotteen materiaalin mahdolliselle uusiokäytölle.

Muovi on hyödyllinen materiaali vastuullisesti käytettynä. Vastuullisuus edellyttää, että elinkaarensa loppupäässä tuote palautuu takaisin hyötykäyttöön. Hyötykäyttöön saattamisessa on monta karikkoa vältettäväksi, toisaalta taas monta vaihtoehtoa käytettäväksi.

Laiva on lastattu vaihtoehdoilla

Kierrätystä suunnitellessa ja toteuttaessa on eri mahdollisuuksia käytettävissä. On sitten kyseessä keskittynyt alueellinen tai laajempi valtakunnallinen kierrätyssysteemi, tulevat seuraavat vaihtoehdot eteen puntaroitavaksi:

  • Mekaaninen kierrätys/kemiallinen kierrätys
  • Kierrätysjakeen arvonnosto/käyttö sellaisenaan
  • Syntypaikkalajittelu/sekalaisen muovijakeen vastaanotto
  • Kompaktoidut monierottelumenetelmät/yhtä tekniikkaa hyödyntävät erottelumenetelmät

Materiaalivirtatyypit ja niiden saatavuus sekä jakeiden homogeenisuus ovat avaintekijöitä. Toimiva ja tehokas logistiikka täydentää kierrätyksen arvoketjua.

Isot lippulaivat

Yritykset – niin isot kuin pienetkin – sekä kiertotalouteen merkittävästi panostavat paikkakunnat ovat lippulaivoja, jotka näyttävät suuntaa muovin kierrätyksessä ja hyötykäytössä.

VTT ja Nokian kaupunki aloittivat marraskuussa 2017 vuoden kestävän konseptikehitysprojektin, jonka tuloksena saadaan malli kierrätysmuovitehtaasta ECO3-alueelle. ECO3 on Nokian Kolmenkulmassa sijaitseva bio- ja kiertotalouden yritysalue. Monimuotoiset raaka-ainevirrat, joiden arvoa on parannettu uudentyyppisen jalostuksen avulla, ovat projektin ja yleisesti muovin uusiokäytön väylä laajempiin sovellusmahdollisuuksiin.

EU:n strategia nostaa esille julkiset toimijat, joita rohkaistaan suosimaan hankinnoissaan uudelleenkäytettävyyttä ja kierrätettyjä muoveja. Tämä on iso mahdollisuus monelle yritykselle niin ECO3-alueella kuin sen ulkopuolellakin. Me VTT-läiset osaamme auttaa yrityksiä heidän tarttuessaan tähän mahdollisuuteen, sillä meillä on paljon muoveihin ja niiden kiertotalouteen liittyvää osaamista.

Palataan vielä kahteen nuorukaiseen, jotka aamutuimaan kohtasivat materiaalitutkijan. Miten kävi lumihangesta nostetulle lastenruokapurkille? Se päätyi asiallisesti lasinkeräyslaatikkoon. Pienellä ohjausliikkeellä saatiin kurssi korjattua. Kiertotalous on mahdollisuus meille kaikille: Tervetuloa, astu laivaan!

Satu Pasanen 03
Satu Pasanen
Research Scientist, VTT
satu.pasanen(a)vtt.fi

 

Yritys, auta meitä kehittämään kiertotaloutta!  Osallistu kyselyyn
Kierrätysmuovien jalostaminen ECO3-yritysalueella Nokialla. Vastaukset auttavat meitä kehittämään ECO3-alueen kierrätyskonseptia.

Maasta sinä olet tullut ja hyötykäyttöön sinun on tuleman

Hautausmaalla syntyy valtavasti muovijätettä. VTT:n tutkija Satu Pasanen sai siellä myös idean, miten tätä jätettä voidaan hyödyntää.

Satu PasanenOn marraskuu 2013. Pyhäinmiestenpäivän hautakynttilöiden loiste valaisee koko tamperelaisen hautausmaan. Olen tullut käymään läheiseni haudalla. Lähtiessäni pois huomaan muovikynttilöiden keräysastian. Se on täynnä kaikkea kanervista lähtien. Hautakynttilöiden suttuisia muovikuoria on kuitenkin reilusti muun rojun joukossa. Muistan ajatelleeni, kuinka paljon tätä jätettä tulee ja mitähän tästä voisi tehdä: eihän tätä kaikkea voi kaatopaikalle viedä tai energiaksi polttaa. Viikonlopun asiaa miettineenä kirjoitan innoissani kirjoitusvirheitä vilisevän projektiesityksen asiasta kollegoilleni. Sekoitan esityksessäni jopa englannin kielen sanat ”crave” ja ”grave”! Projektiehdotukseni kirjoitusvirheineen jää hauskasti mieleen, mutta varsinaisesta projektista ei kukaan vielä innostu, vaikka alustava taustatyö osoittaakin, että hautausmailta kertyy merkittäviä määriä muovijätettä. Kuluttajan käyttämän muovituotteen käyttö uusiomateriaalina ei ota vielä tuulta siipiensä alle.

Pelkästään Tampereen suurimmalla hautausmaalla (pinta-ala 17 ha) muovijätettä kertyy vuosittain 3,4–6,5 tonnia. Vastaavasti Helsingin seurakuntayhtymän Honkanummen hautausmaalta (76 ha) kerätään käytettyjä hautakynttilöitä vuosittain 240–250 tonnia. Evankelis-luterilaisella kirkolla on Suomessa noin tuhat hautausmaata, mutta muovijätteen määrän arviointi on kuitenkin vaikeaa, koska tilastoituja tietoja on saatavilla rajallisesti. Lisäksi kynttiläperinteissä on alueellisia eroja: arvioiden mukaan Itä-Suomessa käytetään Länsi-Suomea enemmän kynttilöitä haudoilla. Muovijätteen määrä on kuitenkin varovaisenkin arvion mukaan merkittävä. Käytettyjen hautakynttilöiden muovikuoret kulkevat vielä osana hautausmaiden sekajätettä. Ne voidaan hyödyntää energiantuotannossa, mikäli alueella on sekajätettä vastaanottava polttolaitos.

Iso osa sekajätteestä on muovia

Pakkausteollisuus on eurooppalaisen muoviteollisuuden suurin toimiala, sillä se lohkaisee 39,5 % (v. 2014) kaikista niistä toimialoista, joilla muovia käytetään. Siksi onkin ymmärrettävää, että sekajätteen muovijae koostuu pääosin erilaisista pakkausmateriaaleista, kuten erilaatuisista polyeteeneistä (PE) ja polypropeeneista (PP). Pirkanmaan Jätehuollon vuonna 2014 tekemän muovipakkausten kierrätyskokeilun mukaan muovin osuus sekajätteestä oli keskimäärin 18 p-%. Vuodessa se tarkoittaa 32 kg muovijätettä henkilöä kohden. Helsingin seudun ympäristöpalvelujen (HSY) pääkaupunkiseudulla vuonna 2015 tekemän lajittelututkimuksen mukaan muovin osuus sekajätteestä oli noin 16 p-%, joka tarkoittaa vuosittain reilua 28 kg:aa muovijätettä henkilöä kohden.

Pääkaupunkiseudun asukkaat tuottivat vuonna 2015 arviolta yli 187 000 tonnia sekajätettä, josta muovijakeen osuus oli yli 30 000 tonnia. Se on paljon muovia. Lienevätkö pääkaupunkiseudun asukkaat ympäristötietoisempia? Se nähdään, kun uutta tietoa muovin osuudesta pirkanmaalaisten sekajätteessä on luvassa piakkoin. Pirkanmaan Jätehuolto Oy toteuttaa alueellaan elo-syyskuun (v. 2016) vaihteessa koostumustutkimuksen ympäristöministeriön rahoittaman Laatujäte-hankkeen nimissä. Hankkeen tarkoitus on kehittää sekajätteen koostumustutkimuksia ja muodostaa käsitys Suomen keskimääräisestä sekajätteestä.

On toukokuu 2015. Monien käänteiden jälkeen ReLight-projekti on käynnissä. Hautakynttilöiden muoviosien hyödyntämistä uusiomateriaalina on päätetty kokeilla projektissa, johon kuuluvat VTT Oy, Innolux, Merocap Oy ja Oy All-Plast Ab. Ryhmä yläkoululaisia on saapunut VTT:lle oppimaan uutta kierrätyksestä ja materiaalikehityksestä sekä lajittelemaan talvella kerätyt hautakynttilät. Iloinen puheensorina täyttää pihan. Kynttilät löytävät nopeasti oikeat paikkansa ja pian työ on valmis: koululaisten leirikoulurahasto saa tukea hyvin tehdystä työstä. Mutta tärkeämpää on nuorten kierrätys- ja ympäristötietouden kerryttäminen. Asennekasvatusta lapsesta lähtien.

kuva_1

Kuva 1. (vasen) Tutkija Satu Pasanen kertoo kierrätyksestä ja tutustuttaa Etelä-Hervannan yläkoulun oppilaita VTT:n tutkimushalliin ja materiaalitutkimukseen. (oikea) Hautakynttilöiden lajittelu eri muovimateriaaleittain ja eri valmistajien merkeittäin tapahtui tutkimusinsinööri Timo Flyktmanin johdolla. (Kuvat: Tommi Vuorinen)

Pian lajittelun jälkeen hautakynttilät prosessoidaan eri vaiheiden jälkeen muovigranulaateiksi VTT:llä Tampereella. Tuloksena saadaan ensiluokkaisia uusiomateriaaleja, joiden muoviosa on sataprosenttisesti hautausmaalta kerättyä. Yhteistyökumppanin ansiosta materiaalista koeruiskuvaletaan muotokappaleita (kuva 2). Ne ovat upeita. Epäilijät hiljentykööt, likaista kuluttajien hylkäämää muovijaetta on nyt käytetty uuden tuotteen raaka-aineena.

kuva_2

Kuva 2. (vasen) VTT:llä valmistettuja uusiomuoviraaka-aineita ja (oikea) niistä koeruiskuvalettuja muotokappaleita. (Kuvat: Satu Pasanen)

Kierrätä muovia!

Tänä vuonna muovipakkausten kierrättäminen on tullut kuluttajille mahdolliseksi uuden jätelain pakkausasetuksen (518/2014) myötä, vaikkakin pieniä viivästyksiä on ollut. Kierrättäminen näkyy jo kuluttajan arkipäivässä, kun käytetyille muovipakkauksille tarkoitettuja keräyskontteja on ilmestynyt ekopisteisiin reilut 500 kappaletta. Ekokemin kesäkuussa virallisesti avattu Kiertotalouskylä hyödyntää nyt ympäri Suomea ekopisteiltä tulevaa muovipakkausjätettä. Pakkausten kierrätystavoite on nyt 16 p-%, mutta jo neljän vuoden päästä se nousee 22 p-%:iin.

kuva_3

Kuva 3. Muovipakkausten keräykseen tarkoitettuja kontteja. (Kuva: Satu Pasanen)

Muovi sopii hyvin kierrätettäväksi. Materiaalikehityksen näkökulmasta uusiomateriaalien ja uusien sovellusten tuottaminen onnistuu, kun tietää eri laatujen ominaispiirteet, sovelluksissa tarvittavat puhtausvaatimukset ja sovelluksissa tarvittavat muovin fysikaaliset ominaisuudet. Hinnan tai arvojen ohjaavaa vaikutusta ei toki voi unohtaa. Erittäin haluttua on mahdollisimman puhdas, yhtä muovityyppiä sisältävä muovikalvojäte, joka seuraavassa elämässään sopii hyvin esimerkiksi ruiskuvalutuotteisiin, aina saaveista design-tuotteisiin. Kehitystyö kuulostaa yksinkertaiselta, mutta muovimateriaalien ja niistä tehtävien sovellusten kehitystyö vaatii kuitenkin aikaa ja rautaista osaamista. Sitä VTT:ltä löytyy.

Öljystä muoviksi ja muovista energiaksi

Maailman öljyntuotannosta noin 4–6 % käytetään muovin valmistukseen. Tästä öljystä saadaan 311 miljoona tonnia (Mt) muoviraaka-ainetta (vuoden 2014 luku, ei sisällä kuituja). Euroopan muovituotannon osuus tästä määrästä on 59 Mt. Kuluttajilta tullutta muovijätettä kertyi Euroopassa 25,8 Mt vuonna 2014 (kuva 4). Tästä määrästä ensimmäinen kolmannes päätyi kierrätykseen, toinen kolmannes meni kaatopaikalle ja loput päätyivät energiakäyttöön. Kaatopaikalle menneen 7,9 Mt muovijätteen valmistamiseen tarvittiin noin sata miljoonaa barrelia öljyä. Maasta sinä olet tullut ja yhteiskunta haluaa sinun maaksi taas tuleman – öljystä muoviksi ja muovista öljyksi. Mutta se tie on liian pitkä: kaatopaikkasijoitettu muovijäte olisi voitu hyödyntää. Kierrätettäväksi muovia päätyi 7,7 Mt.

kuva_4

Kuva 4. Kuluttajilta tulleen muovijätteen jakautuminen eri loppukäyttökohteiden kesken (lähde: http://www.plasticseurope.org).

Kierrätettävän muovijakeen määrä on kuitenkin tasaisesti kasvanut Euroopassa viimeisten kymmenen vuoden aikana. Silti löytyy vielä useita maita, joissa merkittävä osa muovijätteestä päätyy kaatopaikalle. Tehokkaana esimerkkinä jätteen hyödyntämisestä on läntinen naapurimaamme Ruotsi, joka on jo vuodesta 2005 rajoittanut muovin päätymistä kaatopaikoille – lukeman ollessa nyt alle 10 %. Ruotsissa lähes puolet yhdyskuntajätteestä (noin 2,2 Mt) päätyy energiantuotantoon. Muovin käyttö energiantuotannossa näkyy paikallisesti Pirkanmaalla, kun Tammervoima avasi hyötyvoimalaitoksensa Tampereella 2016.

On elokuu 2016. Hautausmaa näyttää kauniilta, viimeiset kesäkukat kukkivat vielä haudoilla. Tervehdin edesmennyttä läheistäni ja kurkkaan muovikynttilöiden keräysastiaan matkalla autolleni. Astia on jälleen täynnä kaikenlaista roskaa. Huokaisen, ehkä osin helpotuksesta ja osin pettymyksestä: muovinkierrätyksessä on vielä paljon tekemistä, mutta uusiomateriaalit ovat jo totta. Asenteiden muuttaminen vaan vie paljon enemmän aikaa.

kuva_5

Kuva 5. Muovikynttilöiden keräysastian sisältö Kalevankankaan hautausmaalla Tampereella 13.8.2016. (Kuva: Satu Pasanen)

Satu Pasanen, tutkija

Lähteinä on käytetty seurankuntayhtymiltä, kirkkohallitukselta ja jätehuollosta kerättyä suullista ja kirjallista tietoa, Plastics Europe -yhdistyksen julkaisemaa muovialan kirjallista tietoutta (Plastics – The Facts 2015) ja Pöyry Management Consulting Oy:n raporttia ”Jätteiden energiahyödyntäminen Suomessa”.