Textilåtervinning : Tekniska möjligheter och utmaningar

Denna rapport analyserar befintlig och möjlig framtida teknisk utveckling inom textilåtervinning. Analysen fokuserar på tekniska och miljömässiga utmaningar och möjligheter för textilåtervinning ur ett svenskt perspektiv. Rekommendationer ges för hur utmaningar kan mötas och hur möjligheter för miljövinster kan tillvaratas baserat på bedömningar av textilåtervinningens tekniska och miljömässiga förutsättningar samt analyser av vilka krav dessa förutsättningar ställer på insamlingssystemet och de efterföljande stegen. Ekonomiska förutsättningar är inte inkluderade i rapporten. Utgångspunkten för analysen är befintlig teknologi samtaktuell utveckling och forskning. Bedömningarna och rekommendationerna baseras på livscykelutvärderingar av diverse scenarier för hur återvinningen kan ske.Rapporten har inriktats på tre tidsperspektiv: en nulägesanalys, kort sikt (år 2020)och medellång sikt år (2030). Analysen belyser vidare hur långt materialåtervinningen kan förväntas nå i form av lösningar i pilotskala, demonstrationsskala (demoskala) och fullskala oavsett om dessa lösningar utvecklas i Sverige eller i andra länder. Det textila avfall som inkluderas i studien baseras på beräkningar av avfallsmängder i Sverige idag.ÅtervinningsteknikerFör att minska den totala miljöpåverkan är det viktigt att hantera återvinningsstegen på ett optimalt sätt, från ett miljöperspektiv. Dessa steg inkluderar energianvändning, kemikaliehantering, avfallshantering och processeffektivitet. I denna studie har återvinningsstegen antagits vara tillräckligt optimala för att ge en positiv miljöpåverkan jämfört med produktion från jungfrulig råvara. Till grund för bedömningen av återvinningsprocessernas miljöprestanda har livscykelanalyser (LCA) genomförts.Miljövinst vid återvinning och dess olika aspekterUtifrån LCA och de miljöpåverkanskategorier som främst undersökts i denna studie (klimatpåverkan, försurning, övergödning, förtunning av ozonlagret, bildandet av marknära ozon och potentiella utsläpp av gifter) framkommer att detfinns miljövinster både med nya kemiska och mekaniska återvinningsprocesser i förhållande till befintlig svensk energiutvinning. Exempelvis när bomullsfibrer ersätts ges betydande vinster för de miljöpåverkanskategorier som motsvarar bomullsodlingens miljöproblem, såsom utsläpp av gifter till mark och vatten som leder till övergödning och toxiska effekter. Det finns dock ett återvinnings-scenariosom markant ökar klimatpåverkan jämfört med förbränning (i Norden), vilket består av kemisk återvinning när man räknar med att den framställda lyocellfibernersätter jungfrulig bomull. Denna ökning i klimatpåverkan beror på att lyocellprocessen förbrukar mer energi än vad som åtgår vid bomullsframställning.Det är därför väsentligt att ur klimathänseende noga bevaka effektivitet i olika processer (energianvändning, kemikaliehantering, avfallshantering och processeffektivitet). Gällande klimatpåverkan kan nya vägar för textilavfall reducera utsläppen med mellan 0,5-3 kg CO2-ekvivalenter/kg hanterat textilavfall, jämfört med om avfallet enbart skulle energiutvinnas. Detta är en förhållandevis liten vinst sett till hela produktionen av en textil vara, där en färdig vara ligger på runt 10-40 kg CO2-ekvivalenter/kg produkt (se sid. 65), medan andra miljöpåverkanskategorier spelar större roll.Vidare är miljövinsten avhängig om huruvida de återvunna fibrerna i realiteten ersätter jungfruliga fibrer. Om processerna endast leder till ökad total fiberproduktion uteblir miljövinsten. Miljövinsten är också starkt beroende av vilken fiber som ersätts, dvs om man i LCA räknar med att man med lyocell-fiber från använd bomull ersätter jungfrulig bomull, alternativt lyocell från trä (där det senare är mer fördelaktigt).Att återvinna polyester (mekaniskt och kemiskt) är fördelaktigt. Detta beror främst på att materialet har ett fossilt ursprung och därmed bidrar med fossila utsläpp vid förbränning. Även återvinning (kemisk) av blandmaterial (50/50 bomull/polyester) ger fördelaktig effekt vid klimatpåverkan beroende på att man undvikerförbränning av polyester och därmed minskar de fossila utsläppen. Detta förutsätter alltså att både bomull och polyester i blandmaterialet återvinns kemiskt.Svensk textilåtervinning idag och i framtidenIdag går största delen av svenskt textilavfall till förbränning med energiutvinningp.g.a. att avlagda textilier från hushållen till stor del läggs i restavfallet och att det idag ges begränsade möjligheter med materialåtervinning. Textilier är en attraktiv tillsats i förbränningen då det höjer avfallets snittvärmevärde, vilket bidrar till en effektivare förbränning. Detta med förutsättningen att det ingående textilmaterialet har sönderdelats eller krossats innan förbränning och att det håller en någorlunda jämn fukthalt. Till en mindre del sker även mekanisk återvinning av svenska textilier; mest till trasor, stoppning eller isolering (så kallad ”down-cycling”), men även till nyspunnen tråd (så kallad fiber-till-fiber-återvinning). Genom mekanisk fiber-till-fiberåtervinning anses det dock vara svår att nå ekonomisk bärkraft, bådepå kort och lång sikt, eftersom de återvunna fibrerna har betydligt lägre kvalitet än jungfrulig fiber. Gällande kemisk återvinning av bomull sker idag den mesta verksamheten i labskala, men polyesteråtervinning, med krav på minst 80%polyester i ingående textilmaterial, finns redan i fullskala i Asien.På kort sikt (till år 2020) bedöms de kemiska återvinningsprocesserna för polyesteråtervinning globalt kommer att öka i antal anläggningar och i skala.Kemisk återvinning av bomull och cellulosabaserade konstfibrer (tekniker som idag finns i lab- eller pilotskala), bedöms vara möjlig att realisera i kommersiell demoskala till år 2020. Ett exempel på en möjlig anläggning till år 2020 i Sverige är den förbehandlingsanläggning för återvunnen bomull med en kapacitet på 3000 ton/år som re:newcell planerar att bygga för att omvandla bomullstextilavfall (minst 95% bomull) till textilmassa. Massan kan sedan levereras till befintliga anläggningar för produktion av cellulosabaserade konstfibrer utomlands (exempelvis viskos eller lyocell).För att möjliggöra återvinning av svenskt textilavfall bör ett antal förutsättningar uppfyllas:• En utveckling av nya och mer storskaliga insamlingssystem. De kontrollerade flödena1 av insamlat textilavfall bör öka i Sverige till år 2020.• Automatisk sortering utefter materialens molekylära byggstenar (se kapitel 7.1.1).• Nya separationsteknologier och upprening för blandmaterial på molekylär nivå, främst för separation av syntetiska material och naturmaterial. • Ny spårbarhetsteknik för att upptäcka och hantera farliga ämnen som finns i textilier, både i mono- och blandmaterial. (se kapitel 7.3.7).På medellång sikt (till år 2030) bedöms de kemiska återvinningsprocesserna för återvinning av bomull och cellulosabaserade konstfibrer – som till år 2020 förväntas finnas i demoskala – som möjliga att realisera i fullskala. För återvinning av polyester förutses en ökning av befintlig återvinningsprocess samt tillkomst av nya processer i demoskala (se kapitel 7.1, Tabell 4). Dessutom förutses att de framtida återvinningsprocesserna kommer att kunnahantera blandmaterial och att utmaningen med separationsteknologier därför inte är av lika central betydelse som inför år 2020. Idag pågår forskning om ny polymerdesign för syntetiska material som kan bli lättare att materialåtervinna. Sådana material kan antas vara tillgängliga i demoskala till år 2030. Utökad forskning om ny polymerdesign är en förutsättning för en ökad och förenklad materialåtervinning av syntetiska material. För gynnsammare, mildare och effektivare separationskemi av blandmaterial antas exempelvis enzymdesign vara tillräckligt utvecklad för att tas i bruk i demoskala till år 2030.Ett rimligt framtida återvinningssystem kan förslagsvis vara uppbyggt så att vissa processteg sker i Sverige, exempelvis från bomullsavfall till textilmassa och från polyesteravfall till polyesterpellets, och att dessa intermediära produkter sedan säljs vidare till den etablerade fibertillverkningen i Europa eller globalt (främst Asien). I dagsläget är det miljömässigt bättre att sälja vidare till fibertillverkning i Europa än i Asien, eftersom det främst är energiråvaran som används i processen som avgör fiberns totala miljöpåverkan (gällande de påverkanskategorier inkluderade i denna studie), då det exempelvis i Asien är vanligare med fossil energi än i Norden. 1 Kontrollerade textila flöden med avseende på fraktionering av olika material, kemikalieinnehåll, samt fiberkvalitet. Förutsättningar och utmaningar för olika materialDe textilier som kan återvinnas mekaniskt är denimjeans, bomullsplagg, rena polyesterplagg och plagg med hög yllehalt, samt hemtextilier av ren bomull eller polyester. Notera att enbart jeans utan elastan-inblandning återvinns mekaniskt till ny textil medan jeans med elastan omvandlas till isoleringsmaterial.De flesta textila material bryts ner på molekylär nivå under användningsfasen genom slitage, tvättning och värmetorkning, vilket sänker kvaliteten på fibrerna inför återvinning (detta utvecklas närmare i kapitel 7.1.3 Kemisk återvinning). Fiberkvaliteten är avgörande för att textil ska kunna materialåtervinnas. De mekaniska fiberåtervinningsprocesserna sänker kvaliteten på alla textila material. Detsamma gäller kemisk återvinning av bomull och cellulosabaserade konstfibrer, vilket begränsar antalet gånger som materialen kan återvinnas. För syntetiska material (exempelvis polyester och polyamid) finns det ingen begränsning för antalet gånger som materialet kan cirkuleras genom kemisk återvinning.Återvinning av blandmaterial är en stor utmaning. Mekanisk återvinning av blandmaterial skulle kunna ske antingen genom att hantera blandningen som en helhet eller i ett försteg separera de olika materialen från varandra. Förutom utmaningen med kvalitetssänkning vid mekanisk separering, består ytterligare en utmaning i att syntetisk fiber generellt är starkare än naturfiber. Detta leder till inhomogen kardning och det åtgår även mer energi för att riva isär dessa fibrer, varför blandmaterial heller inte återvinns idag. Kemisk återvinning av blandmaterial är inte möjlig utan föregående upprening genom molekylär separation.För energiåtervinning är textiliers värmevärde av relevans och med dess relativt höga värmevärde är det en välkommen tillsats i förbränningspannornas bränsle.Med avseende på förbränningspannornas konstruktion måste man idag blanda textil med andra typer av brännbart avfall. Med avseende på förbränningspannornas konstruktion måste man idag blanda textil med andra typer av brännbart avfall. Vid energiutvinning kan komplikationer uppstå p.g.a. hög fukthalt i textilmaterialet och att en energikrävande krossningsprocess i vissa fall behövs för rosterugnar och alltid för fluidiserade bäddpannor (FB-pannor). Vid förbränning vid 1000°C bryts de flesta organiska föreningar ned. De enda kemikalier som består intakta genom förbränningsprocessen är metaller och metalloxider.Mot en giftfri återvinningsprocessAv de beskrivna textilåtervinningsprocesserna kommer de kemikalier som finns med i inkommande materialström vid mekanisk återvinning, också att finnas kvar i det utgående materialet eftersom påverkan på molekylär nivå vid denna typ av återvinning inte är så stor. Övriga återvinningsprocesser kommer stor del av det ursprungliga kemiska innehållet att elimineras genom urlakning och/eller nedbrytning. Noggrann materialsortering är centralt vid textilåtervinning för att underlätta både vid mekanisk och kemisk återvinning. En utveckling av nya metoder för automatisk sortering, d.v.s. nya detektionsmetoder och ny märkning av textilinnehåll, kan i framtiden även uppnå spårbarhet av kemikalieinnehåll i textilier inför återvinning. Det behöver bli möjligt att följa de kemiska tillsatser, såsom smuts- och vattenavvisande ämnen, biocider, flamskyddsmedel samt övrigafarliga ämnen som förekommer i textila material. Vissa av dessa ämnen finns kvar i textiler vid slutet av användarfasen och förs alltså vidare vid mekanisk återvinning.Idag är kunskapen och kommunikationen kring farliga ämnen i textil mycket begränsad varför behoven fram till 2020 främst består av att fortsatt öka kunskap och förmåga att överföra information om farliga ämnen i leverantörskedjan och till konsument.Det är idag mycket svårt för ett textilföretag inom EU att ställa krav på utfasning av farliga ämnen uppströms i tredje land utanför EU. Detta kan dock underlättasom textilföretaget kan referera till en EU-lagstiftning med tydliga begränsningar och förbud. Detta innebär att det behövs en tydlig och harmoniserad och implementerad kemikalielagstiftning i hela den gränsöverskridande värdekedjan.Till 2030 görs bedömningen i den föreliggande rapporten att den gemensammakunskapen och kommunikationen kring farliga ämnen i textil har ökat väsentligt globalt (se kapitel 7.3.6). För att överförningen av farliga ämnen vid textilåtervinning ska kunna kontrolleras krävs att kunskapen i hela värdekedjanökar väsentligt (i synnerhet uppströms hos färgerier och nedströms till tygleverantörer, de textila företagen och ända ner till återvinnare) till 2030