Maatilojen muovit kiertoon (MuKi) -hankkeessa LAB-ammattikorkeakoulu on osallisena tutkimassa eri tavoin likaantuneiden muovituotteiden eroteltavuutta ja puhdistettavuutta. LABin kiertotalouslaboratorion infrastruktuurista löytyvin laitteistoin voidaan monin tavoin tutkia maaseudulla käytössä olleiden poistuvien materiaalien kierrätettävyyttä.
Kiemura-hankkeessa kehitetyllä pesulinjastolla maatilojen muoveista kyetään puhdistamaan maa-aines uusiogranulointia varten. Sitä ennen kuitenkin hyödynnetään Reiskatex-materiaalinlajittelulinjastoa, jossa lähi-infrapunaan (NIR) pohjaten saadaan tuotteet lajiteltua tehokkaasti ja materiaaliperusteisesti näytteitä rikkomatta.
Materiaalintunnistuksen haasteet
Lähi-infrapunateknologiaa hyödynnetään jätteenlajittelukeskuksissa jo muovien materiaalipohjaiseen luokitteluun. LAB-ammattikorkeakoulussa tekniikka oli valjastettu alun perin tekstiilien lajitteluun, mutta MuKi-hankkeen myötä tutkittavaksi saapuneiden moninaisten muovien avustuksella laitteiston tunnistuskapasiteettia päätettiin parantaa.
Muovien avustuksella NIR-tekniikalla kyettiin suorittamaan uudentyyppisiä tutkimuksia. Mielenkiintoista oli selvittää, kuinka maatilojen orgaaninen lika vaikuttaa materiaalin tunnistettavuuteen. Tästä katsottiin olevan hyötyä eritoten, jos tunnistustekniikkaan tai tapoihin saataisiin kehitettyä likaisuudesta välinpitämättömiä menetelmiä.
Tekstiilien tunnistamisessa oli aiemmin huomattu, että mustan värin lisäksi tietty määrä likaa näytteen pinnalla estää selkeän tunnistamisen. Tämän takia MuKi-hankkeen alussa kerättiin eri tasoisesti likaantuneita näytteitä. Näytekappaleiksi valikoitui sekalainen sarja pakkauskalvoja, kasvien katteita, salaojaputkia ja nestekanistereita: kukin eri tavoin likaantuneita ja eri likaisuusasteella.
Tutkittaessa näytteitä NIR-sensoreilla havaittiin, ettei niissä oleva lika estänyt pohjamateriaalin tunnistamista lainkaan niin herkästi kuin mihin oli totuttu tekstiilien osalta. Tutkittavasta alueesta jopa 80–90 % sai olla peitossa puujauheella. Maa-aineksessa havaittiin samansuuntaisia ominaisuuksia.
Vertaamalla muovien ja tekstiilien materiaalin tunnistusalgoritmeja saatiin molempien materiaalien tunnistuskapasiteettia parannettua. Materiaalien välinen tarkastelu mahdollisti joidenkin häiriötekijöiden havainnoinnin ja algoritmin valikoimien painopisteiden muuntamisen.
Materiaalinäytteet ristiinvertailussa
Lähi-infrapunamenetelmän toimivuutta validoitiin käyttämällä samoja näytteitä LABin materiaalintestauslaboratorion FTIR-laitteella. Koska MuKi-hankkeen näytemateriaalimäärä koostui useista kymmenistä, valikoitiin näytesarjaan satunnaisotannalla eri materiaalilaaduista näytteitä. Ristiinarvioinnilla kyettiin toteamaan NIR-laitteen kykenevän tarkkaan materiaalin tunnistukseen liasta huolimatta.
Kustakin materiaalinäytteestä valittiin, jälleen satunnaisotannalla, näytteet DSC-laitteelle, jolla tarkastellaan materiaalin lämpökäyttäytymistä -80°C:n ja 450°C:n välillä. Differentiaalisella kalorimetrillä seurataan lämpöenergian sitoutumista näytteeseen, ja tällä tavoin kyetään tarkasti päättelemään muovien ainutlaatuiset lasisiirtymä- ja kristallisoitumislämpötilat. Suoritettujen analyysien pohjalta kyettiin tunnistamaan myös epävarmoja näytteitä, joiden NIR- ja/tai FTIR-spektreissä havaittiin poikkeamia puhtaisiin näytteisiin verraten.
Näin kolmen laitteen ristiinvertailulla saatiin parannettua Reiskatex-lajittelulinjaston materiaalintunnistusta näytteen pinnassa olevasta liasta huolimatta.
Linkki Maatilojen muovit kiertoon -hankkeen verkkosivuille.
Linkki Kiemura-hankkeen verkkosivuille.
Kirjoittajat
Niko Rintala toimii kehitysinsinöörinä kiertotalouden hankkeissa sekä asiantuntijana Maatilojen muovit kiertoon -hankkeessa.
Elisa Penna työskentelee projektityöntekijänä Maatilojen muovit kiertoon -hankkeessa.
