Ανακύκλωση υλικών πολυστρωματικής συσκευασίας Tetra Pak®

Γεωργιοπούλου, Ιουλία; Georgiopoulou, Ioulia

dc.contributor.author	Γεωργιοπούλου, Ιουλία	el
dc.contributor.author	Georgiopoulou, Ioulia	el
dc.date.accessioned	2018-12-05T11:42:47Z
dc.date.available	2018-12-05T11:42:47Z
dc.date.issued	2018-12-05
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48212
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16127
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Χρησιμοποιημένη συσκευασία Tetra Pak	el
dc.subject	Χαρτί	el
dc.subject	Επιλεκτική Διάλυση - Ανακαταβύθιση (Ε.Δ.Α.)	el
dc.subject	Αποκόλληση βασιζόμενη στα οξέα	el
dc.subject	Χαμηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο	el
dc.subject	Low density polyethylene (LDPE)	en
dc.subject	Αλουμίνιο	el
dc.subject	Aluminum	en
dc.subject	Selective Dissolution – Precipitation (S.D.P.)	en
dc.subject	Acid based delamination	en
dc.title	Ανακύκλωση υλικών πολυστρωματικής συσκευασίας Tetra Pak®	el
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Ανακύκλωση της ανακύκλωσης πολυστρωματικής συσκευασίας Tetra Pak®, ενός σημαντικού όγκου αποβλήτων, μέσω της μεθόδου Επιλεκτικής Διάλυσης/Ανακαταβύθισης με σκοπό την διατήρηση ποιότητας των επιμέρους υλικών.	el
heal.classification	Χημική τεχνολογία και μηχανική	el
heal.classification	Χημική οικολογία	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/26ef8a85171bd6096109bf5b78a055756bca69b8
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/2785b3ca1f3e23bcef1f0bfd49b80c7368d5466e
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-10-02
heal.abstract	Τον προηγούμενο αιώνα η βιομηχανία των πλαστικών, υλικών με εξαιρετικές ιδιότητες και χαμηλό κόστος, παρουσίασε αξιοσημείωτη ανάπτυξη και κυριάρχησε στην παγκόσμια αγορά. Σήμερα τα πλαστικά απασχολούν σε μεγάλο βαθμό την κοινωνία σε ό,τι αφορά τη διαχείριση των απορριμμάτων τους και την ανακύκλωσή τους. Το LDPE είναι ένα θερμοπλαστικό πολυμερές που συμμετέχει ενεργά στον τομέα της συσκευασίας, γεγονός που αποδεικνύεται λαμβάνοντας υπόψη ότι το 2016 περισσότεροι από 8,5 εκ. τόνοι LDPE απαιτήθηκαν σε ευρωπαϊκό επίπεδο για την κάλυψη των αναγκών στον συγκεκριμένο τομέα. Με δεδομένο ότι 31 κιλά πλαστικών απορριμμάτων συσκευασίας παράγονται στην ΕΕ ανά άτομο ετησίως, η αποτελεσματική ανακύκλωσή τους αποτελεί πλέον βασικό στόχο. Μετά την ανάπτυξη και εφαρμογή τεχνολογιών ανακύκλωσης πλαστικών μπουκαλιών, δοχείων και σακουλών σειρά έχουν τα σύνθετα υλικά που περιέχουν εκτός από πλαστικά και άλλα υλικά. Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με το πρόβλημα διαχείρισης χρησιμοποιημένων συσκευασιών Tetra Pak® (UTPC), δηλαδή πολυστρωματικών συσκευασιών που αποτελούνται από στρώματα χαρτιού, LDPE και αλουμινίου. Στόχος της εργασίας είναι ο έλεγχος εφικτότητας της ανάκτησης και των τριών υλικών με τέτοιο τρόπο ώστε να μην υποβαθμίζονται ποιοτικά και να χρησιμοποιούνται εκ νέου σε παρόμοιες εφαρμογές. Η ανάκτηση του χαρτιού πραγματοποιείται με τη μέθοδο της υδροπολτοποίησης, μιας γνωστής μεθόδου που εφαρμόζεται στην ανακύκλωση του χαρτιού. Αντίστοιχα, η ανάκτηση του LDPE και του αλουμινίου πραγματοποιείται με τη μέθοδο της Επιλεκτικής Διάλυσης - Ανακαταβύθισης (Ε.Δ.Α.) χρησιμοποιώντας ως ζεύγος Διαλύτη/Αντιδιαλύτη το ξυλόλιο/προπαν-2-όλη. Η εν λόγω δευτερογενής μέθοδος ανακύκλωσης υπερτερεί έναντι άλλων διατηρώντας την προστιθέμενη αξία του πλαστικού. Για την επίτευξη του στόχου της εργασίας αρχικά λαμβάνουν χώρα προκαταρκτικά πειράματα που αφορούν τόσο την ανάκτηση του χαρτιού όσο και του LDPE και του αλουμινίου. Για την ανάκτηση του χαρτιού εξετάζονται βασικές παράμετροι για την εύρεση των κατάλληλων συνθηκών διεξαγωγής της μεθόδου. Για την ανάκτηση του πλαστικού και του αλουμινίου πραγματοποιείται μια διαδικασία προσδιορισμού της πιο κατάλληλης σειράς διεξαγωγής των σταδίων της Ε.Δ.Α. και εξετάζεται επίσης η εφικτότητα διάλυσης του πλαστικού υπό την παρουσία κάποιου ποσοστού αντιδιαλύτη. Τέλος, λαμβάνοντας υπόψη τα συμπεράσματα των προκαταρκτικών πειραμάτων πραγματοποιούνται δύο ενιαία πειράματα για την ανάκτηση του χαρτιού με διαφορετική κλίμακα, και δύο ενιαία πειράματα για την ανάκτηση του αλουμινίου και του πλαστικού, το ένα με τροφοδοσία τα λαμιναρισμένα φύλλα Al-PE και το άλλο την εξωτερική πλαστική επίστρωση. Από την πειραματική διαδικασία προκύπτει ότι η μέθοδος της υδροπολτοποίησης οδηγεί στην ανάκτηση χαρτιού σε υψηλά ποσοστά το οποίο δε φαίνεται να υστερεί ποιοτικά απέναντι στο αντίστοιχο παρθένο υλικό. Επιπρόσθετα, η μέθοδος της Ε.Δ.Α. οδηγεί στην ανάκτηση LDPE σε κατάλληλη μορφή και με χαρακτηριστικές ιδιότητες όπως θερμοκρασία τήξης και αποικοδόμησης παρόμοιες με αυτές του αντίστοιχου παρθένου υλικού. Όσον αφορά το αλουμίνιο, αυτό ανακτάται από την τελευταία μέθοδο με ποσοστά καθαρότητας που αγγίζουν το 99%. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η προτεινόμενη μεθοδολογία δίνει ενθαρρυντικά ποιοτικά και ποσοτικά αποτελέσματα. Επιπλέον, εξετάζεται η εφαρμογή εναλλακτικής μεθόδου για τη αποκόλληση των πλαστικών στρωμάτων από τα φύλλα αλουμινίου με χρήση υδατικού διαλύματος οξέος, η οποία οδηγεί στην ανάκτηση καθαρού αλουμινίου και LDPE επιμολυσμένου με ίνες χαρτιού. Συγκρίνοντας τις δύο μεθόδους, συμπεραίνεται ότι ο συνδυασμός τους θα μπορούσε να οδηγήσει σε βελτιωμένα αποτελέσματα ανάκτησης και καθαρότητας τόσο του πλαστικού όσο και του αλουμινίου. Τέλος, η εφαρμογή της Ε.Δ.Α. στην εξωτερική πλαστική επίστρωση οδηγει στην ανάκτηση LDPE που φέρει ελαφρύ χρωματισμό από τα μελάνια εκτύπωσης των συσκευασιών, γεγονός που υποβαθμίζει την αξία του. Τα αποτελέσματα της εργασίας μπορεί να φανούν χρήσιμα και να αποτελέσουν την αφετηρία για τον σχεδιασμό της διεργασίας με σκοπό τη δημιουργία ενός κλειστού λειτουργικού συστήματος, την προσομοίωση και την οικονομική αξιολόγησή της διεργασίας καθώς και τον συνδυασμό των μεθόδων E.Δ.Α. και αποκόλλησης με σκοπό τη διερεύνηση της πιθανότητας βελτιωμένων αποτελεσμάτων ανάκτησης και καθαρότητας όλων των προϊόντων.	el
heal.abstract	In the past century, the industry of plastics, materials with exceptional properties and low cost of production, showed remarkable growth in the global market. Today plastics are a major concern for society in terms of waste management and recycling. LDPE is a thermoplastic polymer that is actively involved in the packaging sector. This is proven by the fact that in 2016 more than 8,5 million tons of LDPE were needed at European level to meet the needs in packaging. Given that 31 kg of plastic packaging waste is produced in the EU per person per year, effective recycling is now a goal to achieve. After the development and application of technologies related to recycling of plastic bottles, containers and bags, the next challenge concerns the composite materials that may contain plastic and other materials. This diploma thesis deals with the waste management of used Tetra Pak® cartons (UTPC), i.e. multilayer packaging consisting of paper, LDPE and aluminum foil. The aim of this work is to check the feasibility of recovering all three materials so as to prevent deterioration in quality and be reused in similar applications. Recovery of paper is performed by the hydropulping method, a known method applied in paper recycling industry. The recovery of LDPE and aluminum is performed by the Selective Dissolution – Precipitation method using Xylene/Propan-2-ol as a pair of Solvent/Antisolvent. This secondary recycling method is advantageous over others by maintaining the added value and the properties of the plastic. In order to achieve the above aim, a series of preliminary experiments take place, involving the recovery of paper, LDPE and aluminum. For the recovery of paper, basic parameters are considered to find the appropriate operating conditions. For the recovery of plastic and aluminum, a process is performed to determine the most suitable sequence of the S.D.P. steps. The feasibility of dissolving the plastic in the presence of a certain amount of antisolvent is also examined. Finally, taking into account the findings of the preliminary experiments, two experiments are performed for paper recovering, each one on a different scale, and another two experiments are performed for aluminum and plastic recovery, one with the Al-PE laminates and the other with the external plastic coating as feed. The experimental process proves that the hydropulping leads to high recovery rates of paper with competitive quality. Additionally, the S.D.P. method leads to the recovery of LDPE in a suitable form for further processing and with properties, such as melting and degradation temperatures, similar to those of the corresponding virgin material. As far as aluminum is concerned, it is recovered with purity reaching 99%. The experimental results show that the proposed methodology gives encouraging qualitative and quantitative results. Furthermore, application of the acid-based delamination of plastic layers from the aluminum foil is examined, which results in the recovery of pure aluminum and paper-contaminated LDPE. Comparing the two methods it is concluded that their combination could lead to improved recovery and purity of both plastic and aluminum. Finally, the application of S.D.P. on the outer plastic coating leads to recovering LDPE that is lightly colored by the printing inks of the packaging, which affects negatively its quality and value. The results of this study are useful for the simulation and evaluation of the S.D.P. process as weall as for the development of a combined S.D.P./acid-based delamination process in order to investigate the possibility of improved recovery and purity results for all products.	en
heal.advisorName	Μαγουλάς, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Μαγουλάς, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.committeeMemberName	Δημοτίκαλη, Δήμητρα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Θερμοδυναμικής και Φαινομένων Μεταφοράς	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	79 σ.
heal.fullTextAvailability	true