木高分子複合物に及ぼす構造・解体廃プラスチック分率の影響

世界の廃棄物発生は歴史を通じて大幅に増加しており、行動を起こしていない限り、将来的には数十%増加すると予測^{されています。}特に、高所得国は世界の廃棄物の3分の1以上を生み出しているが、世界人口¹の16%に過ぎない。建設部門は、急速な都市化と人口増加のために、この廃棄物の重要な生産国です。推定によると、世界の固形廃棄物の約3分の1は建設および解体プロジェクトによって形成されています。ただし、異なるエリアからの正確な値は²がありません。欧州連合(EU)では、建設・解体廃棄物(CDW)の量は、廃棄物発生^量3の約25~30%であり、プラスチックのような貴重で重要な二次原料が含まれています。収集と管理を組織化しないと、プラスチックが生態系を汚染し、悪影響を及ぼす可能性があります。2016年には、世界で2億4,200万トンのプラスチック廃棄物が発生しました^。ヨーロッパでリサイクルされたプラスチックの割合はわずか31.1%4でした⁴。

資源不足は、廃棄物を二次資源の源泉として使用し、再利用のための廃棄物を回収することを目的とする循環経済に向けて慣行を変える必要性を生み出した。経済成長と環境への影響の最小化は、ヨーロッパで一般的な概念である循環経済によって生み出されます。欧州委員会は、循環経済のための欧州連合行動計画を採択しました, 貢献のための目標と指標を設定しました⁵.

環境規制や法規制の強化が建設部門に貢献し、廃棄物管理や材料リサイクルの問題に力を入れています。例えば、欧州連合(EU)は、材料回収の目標を設定しています。2020年以降、非危険CDWの物質回収率は^70%6である必要があります。CDWの組成は地理的な場所によって大きく異なる可能性がありますが、例えば、木材ポリマー複合材料の可能性と貴重な原料であるプラスチックを含むいくつかの一般的な特性を特定することができます。プラスチックの再利用は、バージンプラスチックポリマーがリサイクルポリマーによって置換される循環経済への具体的な一歩です。

複合材料は、マトリックス材料と補強フェーズからなる多相システムです。木ポリマー複合材料(WPC)は、典型的には、マトリックスとしてポリマー、補強材としての木材材料、およびカップリング剤および潤滑剤などの接着性を向上させる添加剤を含む。WPCは、原料がポリ乳酸(PLA)や木材などの再生可能な材料から供給することができるので、環境に優しい材料として知ることができます。最新の技術革新⁷によると、WPCの添加物は再生可能な供給源に基づくことができます。さらに、原料の供給源は、生態学的かつ技術的に優れた代替⁸であるリサイクル(非処女)材料、することができます。例えば、CDWを含む押し出しWPCを研究し、CDWベースの複合材料の特性が許容レベル⁹であることを発見しました。WPCの部品としてリサイクルされた原料の利用は、いくつかの評価によって証明されるように、環境面からも許容される。全体として、WPC生産でCDWを利用することで、CDW管理¹⁰の環境影響を低減できることが実証されている。また、WPCにリサイクルポリプロピレン(PP)プラスチックを使用すると、地球温暖化を低減する可能性がある^{ことがわかりました11.}

今後、リサイクルポリマーの使用量が増加します。世界のプラスチック生産量は、平均で年平均で約9%増加しており、今後もこの増加は^12%に続くと予想されています。最も一般的なプラスチックポリマータイプは、とりわけ、ポリプロピレン(PP)およびポリエチレン(PE)である。2017年の欧州におけるPEおよびPPの総需要の割合はそれぞれ29.8%と19.3%^であった。世界のプラスチックリサイクル市場は、2018年から2026年の¹³年間で年間成長率5.6%の成長が見込んでいます。プラスチックが使用されている主なアプリケーションの一つは、建物と建設です。例えば、ヨーロッパのプラスチックの総需要のほぼ20%は、建築および建設アプリケーション⁴に関連していました。経済的な観点から、WPC製造におけるリサイクルポリマーの使用は興味深い代替手段であり、低コストで材料を生産することにつながります。これまでの研究では、物理的な効果は、対応するバージン材料と比較して二次プラスチックから作られた押し出し材料に強い影響を与えることを示しているが、特性はプラスチック源¹⁴に依存する。しかし、リサイクルプラスチックの使用は、低い互換性¹⁵のためにWPCの強度を低下させます。プラスチックポリマーの構造間のばらつきは、再利用とリサイクルの懸念を引き起こし、ポリマーに基づくプラスチック選別の重要性に寄与する。

本研究では、CdWのプラスチック材料をWPCの原料として利用する評価を行う。研究で評価されたポリマー画分は、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)です。これらは、CDW内の普遍的なプラスチック分画として知られています。ポリマー画分は、凝集や押出などの一般的な製造プロセスで処理され、普遍的な機械的特性試験でテストされます。この研究の主な目的は、リサイクルポリマーが一次バージンポリマーの代わりにマトリックスの原料として使用された場合、WPCの特性がどのように変化するかを発見することです。

(地元の)廃棄物管理センター(エテラ・カルジャラン・ヤテフオルト・オイ)に基づいて、プラスチックが豊富なCDWがどのように貯蔵されているかを示した。大量のプラスチック材料が含まれていることを実証し、CDWプラスチックポリマーのいくつかの例を示した。研究者は、ABS、PP、PEなどのさらなる処理に最も適したポリマーを収集しました。所望のポリマー(PE、PP、ABS)を、携帯用近赤外(NIR)分光法を用いて同定した。WPC製品の例として、集めたプラスチック材料を原料として利用できる事例を紹介しました。コンポジットの定義とその利点を説明した。