Så kan plastberget från sjukvården återvinnas

Engångsmaterial från vården skapar idag enorma mängder avfall, som i bästa fall går till förbränning, men som i många länder hamnar på soptippar och delvis också i naturen. Pandemin bidrog till en lavinartad ökning av förbrukade engångsartiklar – enbart munskydden som används globalt beräknades väga runt 2 641 ton per dag år 2022.

Hittills har vårdens engångsmaterial ofta utelämnats i strategier för cirkulär ekonomi. Materialet består vanligtvis av flera sorters plast som inte går att återvinna med dagens teknik. Dessutom måste det betraktas som kontaminerat efter användning, det vill säga hanteras som en risk för smittspridning. När det gäller tillverkningen av engångsartiklar går det heller inte att använda återvunnet material, eftersom kraven på renhet och kvalitet är så stora för material som ska användas i vården.

Med Chalmersforskarnas nya metod kan alla dessa problem gå att lösa. Tekniken kallas för termokemisk återvinning och bygger på en process som heter ångkrackning. Den innebär att man bryter ner avfallet genom att blanda det med sand vid temperaturer upp till 800 grader. Då bryts plastmolekylerna isär, och omvandlas till en gas som innehåller byggstenar till ny plast.

– Man kan likna det vid en termisk slägga som slår sönder molekylerna, och som samtidigt förstör bakterier och andra mikroorganismer, säger Martin Seemann, docent på Chalmers avdelning för energiteknik. Det som blir kvar är olika typer av kol- och kolväteföreningar. Dessa kan sedan delas upp och användas inom petrokemisk industri, för att ersätta fossilt material som idag används i produktionen.

Stor potential för att rädda värdefulla kemikalier

För att testa tekniken i skarpt läge har forskarna genomfört två olika projekt parallellt i en testanläggning i Chalmers kraftcentral. I det ena projektet  har några olika produkttyper, som munskydd och plasthandskar, gått igenom processen. I det andra skapades en blandning som motsvarar den genomsnittliga sammansättningen av sjukhusavfall från regionens sjukhus. Blandningen innehöll ett tiotal olika plastmaterial, samt cellulosa.

Resultaten har genomgående varit positiva i båda projekten, vilket visar den stora potential som finns i tekniken. Ett av projekten leddes av Judith González-Arias, numera vid Universitetet i Sevilla i Spanien. 

– Det som gör den här tekniken så spännande är just dess förmåga att hantera de miljöutmaningar som vi förknippar med medicinska engångsartiklar. Termokemisk återvinning tar inte bara itu med problemet att medicinskt avfall inte återvinns idag, utan underlättar också återanvändning av värdefulla kolatomer. Detta är helt i linje med principerna för cirkulär ekonomi, och ger en hållbar lösning för den akuta frågan om hantering av medicinskt avfall, säger Judith González-Arias.

Enda alternativet för produkter med strikta krav

Många tillverkare av sjukvårdsmaterial är idag väldigt intresserade av att skapa en cirkulär modell där produkterna kan återvinnas och återskapas om och om igen i ett slutet kretslopp. Men material som ska användas i sterila artiklar inom vården har stenhårda krav på renhet och kvalitet, som är i princip omöjliga att möta med sortering och mekanisk återvinning av plast. Det skulle däremot vara möjligt med termokemisk återvinning.

 – Det är egentligen det enda alternativet för att uppnå verklig cirkularitet för den här typen av avfall, säger Martin Seemann. Det är så elegant att när materialet har brutits ner till molekylnivå kan kemiindustrin omvandla det tillbaka till jungfruligt material.

– Samma strikta krav på renhet och kvalitet finns också för matförpackningar. Det är därför det allra mesta av plasten som samlas in från förpackningar bränns upp idag, eller återvinns till artiklar där man tillåter lägre kvalitet.

De två projekten bygger på tidigare Chalmersforskning, som har visat hur blandat plastavfall kan omvandlas till råvara för nya plastprodukter av högsta möjliga kvalitet.

Tekniken fungerar väl, men fler faktorer spelar in

För att skala upp metoden behöver nya materialflöden och fungerande affärsmodeller skapas, i samarbete mellan sjukvårds- och återvinningssektorerna. Även lagar och regler på olika nivåer kan behöva förändras för att termokemisk återvinning ska kunna få genomslag i samhället.

– Vissa politiska beslut skulle också höja plastavfallets värde som råvara i nyproduktion, och öka chanserna för att skapa en fungerade cirkulär affärsmodell runt den här sortens återvinning. Till exempel skulle ett krav på koldioxidavskiljning, vid förbränning av plast, skapa incitament för att i stället satsa på mer energisnåla alternativa tekniker som vår, säger Martin Seemann.

Många länder har de tekniska förutsättningarna för återvinning av sjukvårdsavfall och annat blandat plastavfall genom ångkrackning. Men regelverk och strukturella förutsättningar varierar, vilket avgör hur aktörer inom avfallshantering, kemiindustri och produktframställning behöver samverka för att skapa fungerande värdekedjor på olika platser i världen.

Mer om: Förutsättningarna i Sverige

I Sverige finns ett stort intresse hos produktionssidan, men engångsartiklar från vården skapar i sig inte tillräckligt stora avfallsmängder för en fungerande cirkulär affärsmodell. Runt 4 000 ton sådan plast sattes på marknaden i landet år 2019.

– För att bygga en anläggning av den storlek som krävs för lönsam termokemisk återvinning skulle man innan start behöva försäkra sig om ett materialflöde på runt 100 000 ton per år, säger Judith González-Arias. Sådana avfallsmängder finns i Sverige totalt, men det är inte bara att styra om dem från en sorts återvinning till en annan.

Hon säger att det därför skulle behövas nya samarbeten mellan flera olika aktörer för kommersiell termokemisk återvinning, där sjukvårdens avfall skulle kunna vara en del av materialflödet. Processen skulle optimeras om en anläggning byggdes i ett existerande kemikluster, som det som finns i Stenungsund. Chalmersforskarna har därför samarbetat med bland annat företaget Borealis under utvecklingen av tekniken.

I Sverige finns en återvinningskvot för plast som inte uppnås idag. Den största andelen går i stället till förbränning.

– Termokemisk återvinning skulle bli mer gynnsamt med nya politiska ramar som skapar en återvinningslösning för vårt plastrika avfall, säger Martin Seemann. Tekniken är mer energisnål än vissa andra metoder för att återvinna beståndsdelar i plasten, exempelvis koldioxidavskiljning vid förbränningen för att använda koldioxiden som byggsten till nya material.

Mer om: Forskningen

Artikeln Steam gasification as a viable solution for converting single-use medical items into chemical building blocks with high yields for the plastic industry har publicerats i tidskriften Resources, Conservation and Recycling. Studien har utförts på Chalmers av forskarna Judith González-Arias, Renesteban Forero-Franco, Chahat Mandviwala och Martin Seemann.

Se en film om hur termokemisk återvinning går till.

För mer information, kontakta:

Martin Seemann, docent på avdelningen för energiteknik, institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap, Chalmers, 031 772 14 80, martin.seemann@chalmers.se

Judith González-Arias, postdok-forskare vid Universitetet i Sevilla, Spanien, Jgonzalez15@us.es

Judith: Vad betydde tiden på Chalmers för din fortsatta akademiska karriär?

– Min tid på Chalmers fick en betydande inverkan på min akademiska karriär genom att ge möjligheter till forskning, samarbete och professionell utveckling. Att delta i banbrytande projekt, dra nytta av tvärvetenskapliga interaktioner och nätverka med andra akademiker berikade min kunskap och breddade mitt perspektiv. Mentorskapet från erfarna fakultetsmedlemmar och den självständighet som tilläts på Chalmers formade min forskningsinriktning och främjade kreativitet och självständighet. I grund och botten var min tid på Chalmers en omvälvande period som gav mig de färdigheter, kunskaper och nätverk som krävs för en framgångsrik och givande akademisk karriär. Sammantaget fortsätter mina erfarenheter från den här perioden att påverka mina forskningsintressen.