Hårt arbete ger resultat – Klimatfördelar och ekonomiska besparingar med avfallsbaserade kompositer

Nyhet 27-10-2021 kl. 10.50
Rivningsavfall. © Villmanstrands tekniska universitet

Byggsektorn är den största avfallsproducenten i Europa och stod år 2016 för mer än en tredjedel av allt avfall som producerades. Hanteringen av bygg- och rivningsavfall är utmanande på grund av avfallets komplexitet och varierande mängder. Bygg- och rivningsavfall är emellertid rikt på värdefulla material, såsom plast, metall, trä, glas och betong och erbjuder därför ett brett sortiment av återvinningsmaterial till exempel för tillverkning av olika kompositer.

I allmänhet definieras ett kompositmaterial som en kombination av två eller flera material där materialen arbetar tillsammans men inte har förenats eller smält samman. Armeringsmaterial är ofta ett material som består av fibrer eller partiklar som är sammansmälts med matrismaterialet.

Till exempel är en trä och plastkomposit sammansatt av trä och plast, men små mängder av andra ämnen kan tilläggas för att påverka tillverkningsprocessen av kompositen eller produktens egenskaper eller båda två. Bland tillsatserna förbättrar till exempel olika smörjmedel den resulterande ytkvaliteten medan bindemedlen stärker bindningen mellan trä och plast, vilket stärker kompositens struktur. Andra tillsatser som används i kompositer är till exempel olika färgämnen och skumbildare. De allmänna egenskaperna hos kompositmaterial, såsom draghållfasthet och böjhållfasthet, slagtålighet, bearbetbarhet, väderbeständighet och måttstabilitet, beror på de råvaror som används, tillverkningsprocessen och parametrarna.

Förbättrade egenskaper hos plastavfallskomposit med tillsatser

Kompositmaterial är ett miljövänligt material, eftersom återvunnet material också kan användas som råmaterial vid tillverkningen. Kompositmaterial används ofta vid arbeten utomhus, till exempel i byggprodukter, därför att dessa måste tåla hög luftfuktighet, upprepad nedfrysning och upptining samt UV-strålning från solljus. En studie från Villmanstrands tekniska universitet (Hyvärinen et al 2019) visade dock, när blandat byggavfall användes som fyllning för komposit, att de mekaniska egenskaperna hos kompositen försvagades och likaså även användbarheten för kompositmaterialet.

Absorptionen av vatten i kompositstrukturen kan leda till en försämring av dess mekaniska egenskaper. Detta beror främst på de material som används i kompositen och kopplingarna mellan dem. För kompositstrukturens hållbarhet på lång sikt är det viktigt med en god och stark bindning mellan materialen, och för att förbättra den kan olika tillsatser och bindemedel kan användas. En studie från Villmanstrands tekniska universitet (Martikka & Kärki 2019) visade att de mekaniska egenskaperna hos plastavfallskompositer tydligt kunde förbättras med hjälp av tillsatsämnen som förstärkte bindningen.

Kompositmaterial. © Villmanstrands tekniska universitet

Användning av plast som fyllmedel i komposit minskar klimatpåverkan

Vissa mekaniska egenskaper, såsom hårdhet eller slagtålighet, kan förbättras med hjälp av mineralfyllmedel. I en färsk studie från Villmanstrands tekniska universitet (Sormunen et al 2021) jämfördes användningen av olika bygg- och rivningsavfallsmaterial - träfiber, mineralull, gipsplatta och plast – som fyllmedel för plastkompositer. Materialens ekonomiska och miljömässiga prestanda beaktades i jämförelsen. Undersökningen visade att effekterna av komposittillverkning av bygg- och rivningsavfall är betydligt lägre än de effekter som undviks vid normal bortskaffning – förbränning och deponi.

Produktionen av kompositmaterial har stor potential att stävja klimatförändringen med tanke på att produkter av traditionell plast ersätts av dem. Användningen av träavfall vid tillverkning av kompositmaterial har färre fördelar än plastavfall på grund av den lägre effekten av traditionell förstöring.

Träavfallsbaserat spackel stärker strukturen och sänker priset på produkten

Plastavfall från bygg- och rivningsarbeten kan kombineras med annat byggavfall för att fungera som fyllmedel. Återvunna mineraliska fyllmedel ger möjlighet att styva återvunnen PE-plast för icke-strukturella tillämpningar. Studien fann att träavfallsbaserade fyllmedel har den bästa strukturella förstärkningseffekten vid jämförelse av de uppnådda egenskaperna i förhållande till viktökning. Återvunnet trä är också det mest effektiva fyllnadsmaterialet när det gäller volym. Det minskar också priset på produkten jämfört med återvunnen PE-plast utan användning av fyllmedel.

Sammansatta produkter som innehåller 60 viktprocent mineraliska fyllmedel var den mest kostnadseffektiva lösningen för det undersökta avfallsmaterialet, även om prissänkningen för mineraliska fyllmedel är relativt liten jämfört med träfyllmedel.

Läs mer

Mer information

  • Postdoktorand lärare Jouni Havukainen, LUT, fornamn.efternamn@lut.fi
  • Laboratorieingenjör Marko Hyvärinen, LUT, fornamn.efternamn@lut.fi

  • Skriv ut sidan