Future Plastic Packaging in the Circular Economy

FuturePack har utført en omfattende evaluering av mulige norske råstoffer for en pyrolyseprosess og anbefaler trevirke, strå og avfallsplast (spesielt PE og PP), men ikke marint råstoff, for en pyrolyseprosess. Lab reaktor-systemer for katalytisk, rask sampyrolyse av biomasse og plast har blitt etableert ved NTNU IKP og RISE PFI. I en ny,to-trinns pyrolysereaksjon var sammensetnngnen av gassformige produketr sterkt avhengig av fødesammensetning, reaksjonsbetingelser og katalytisk oppgradering, og de høyeste utbyttene av hhv olefiner og armonatiske produkter var hhv 7 og 45 %. To-trinns pyrolyse resulterte ikke i bedre utbytte. Norner har kartlagt effekter av andre polymerer (PA; PET) som ofte benyttes sammen med PE og PP i multimaterial-emballash\je og har foreslått strategier i forhold til å benytte slikt plastråstoff for pyrolyse. Aspen_HYSYS-simulering har vist at uønskede kjemiske substanser kan fjernes fra de ønskede pyrolyseproduktene etylen og propylen ved en skreddersyss adsorpsjon-desorpsjonsprosess fulgt av destillasjon. Masse- og energibalanse fra ulike produktblandinger fra PE, PP, skog og strå ble utviklet for ulike flowhastigheter inkludert kommersielle. Norner har blåst tre-lags film i industriell skala, med resirkulert PE i midtsjikt og jomfruelig PPE i yttersjikt, og analysert både total og spesifikk migrasjon under tillatt migrasjonsgrense. Selv om mekaiske egenskaper ble noe redusert er slik monomaterial, multilags emballasje et svært interessant konsept for videre utvikling. Norner har produsert termoformede skåler med 35 % resirkulert materiale og demonstraert at det ikke måles reduksjon i mekaniske egenskaper. Slike blandinger av resirkulert og jomfruelig materiale er et lovende konsept for å øke bruk av resirkulert materiale. Iet pilotforsøk hos Erema, en leverandør av industrielt utstyr for mekanisk resirkulering, ble husholdningsavfall fra IVARresirjkulert og deretter analysert hos Nporner. Det resirkulerte materialet hadde mekaniske egenskaper på linje med jomfruelig materale. Luktfjerning ved bruk av EWrema REfresher var mer effektivt enn bruk av luktfangere. I tillegg ble migrasjo av substanser i matvaresimulanter betydelig redusert. Nofima har undersøkt hvordan monomaterialer med ulike oksygentransmisjonshastigheter påvirker kvalitet og holdbarhet for kjøttprodukter med ulike holdbarhetskrav hvor mikrobiell vekst er en begrensende faktor. For fersk kyllingfilet kunne oksygenabsorber effektivt fjerne oksygen i pakningene i hele lagringstiden. Resirkulerbar monomaterial HDPE og multimaterial APET/PE viste samme nivå av bakterier og lukt etter 19 dagers lagring, og viste at komplekse materialer kan erstattes av monomaterialer, og at aktive emballering (O2-fanger, CO2-emitter) resulterte i forlenget holdbarhet. Nofima fant at resirkulert PE kan brukes i emballering av fettholdige produkter som ost med begrenset effekt på utvalgte lukt- og smak-egenskaper. En LCSA -modllell har blitt utviklet i SimaPro LCA software, basert på nøkkeldata fra FuturePack for pyrolyse- og polymerisasonsprosessene og data for resirkulert plast fra Norsk Industri og husholdninger. LCA-analysene for uliek systemer er relevante for norske verdikjeder. Ingen av systemene viste seg klart bedre enn andre for de miljøfaktorer som ble analysert. For biobaserte råmaterialer kan bruk av fornybar energi e. g. for innhøstingsprosesser mest sannsylig forbedre fotavtrykket for disse.

Betydelig kompetanseløft på mange områder: - økt kompetanse på gjenvinning av plastemballasje - konkrete løsningsforslag til re-design for å gjøre emballasjen gjenvinnbar. - konkrete tiltak for økt kvalitet på gjenvunnet plast - innsikt i muligheter og begrensninger ved bruk av norske bioråstoffer og plastavfall i kjemiske prosesser for å lage byggesteiner for jomfruelig plast - FuturePack-konferansene har gitt en bred internasjonal formidling av prosjektets funn og resultater Effekter: - økt bevisstgjøring ved betydelig formidlingsaktivitet internt i organisasjonene og ellers - bedriftene kan ta bedre beslutninger om emballasjemateriell for fremtidige innovasjoner - økt bruk av plast designet for gjenvinning bidrar til FNs bærekrafts mål, forbrukerne legger positivt merke til bedriftene og produktene får økt popularitet - bedre rutiner, prosesser og kvalitetssystemer for å gjenvinne plast med høyere kvalitet må utvikles

The FuturePack project will develop a comprehensive knowledge platform for production of sustainable packaging materials from Norwegian biomass and polymer waste resources, in accordance with the principles of circular economy. Plastics and plastics packaging are an integral and important part of the global economy. Plastic materials, due to low cost, durability and high strength-to-weight ratio have contributed to economic benefits for different sectors including packaging. The plastics industry is today highly reliant on feedstock based on oil and gas. Within 2050, 20% of the oil resources will be needed for plastics production compared to 6% today (2014). Focus on circular economy is a potential way to reduce the demands on finite raw materials and minimizing negative effects while still have possibility to increase prosperity. This requires systemic and holistic approach. Firstly, an overarching vision is that plastics never becomes waste but re-enters the economy as valuable recycled materials or chemicals. Secondly, a green shift to renewable feedstock will decouple plastic from fossil feedstock. The major elements of the FuturePack project represent new knowledge and innovations for the partners, at the scientific forefront. The project will evaluate the fit of Norwegian biomass and plastics waste resources for polymer production, followed by developing a technology for cost-efficient conversion of biomass and plastics waste by pyrolysis into building blocks for polymers. The chemical composition after pyrolysis will require purification before olefins will be used in polymerisation of bio based PE and/or PP. Another aspect of circular economy is the design and solutions for improved material recycling. This relates to the re-use of plastic materials, and to develop novel solutions where complex materials are replaced by mono-material solutions. The new technologies and value chains will be assessed by Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA).