中間処理が循環性を促進:ポリマーセンターがプラスチック回収をどのように再考するか

材料回収施設 (MRF) は、プラスチックを収集、分別し、リサイクル業者に供給することで、廃棄物の処理と再製造を橋渡しします。このモデルは埋め立て量を削減しますが、多くの場合、さまざまな種類のプラスチックに埋め込まれた価値を回収できません。

全米で 79 か所の MRF を運営する環境サービスのリーダーであるリパブリック サービシズ社は、リサイクル生産量が期待を下回った理由を特定するために顧客を調査しました。分析の結果、パフォーマンスのギャップを埋めることができる二次的な仕分けハブという明確な機会が明らかになりました。その結果、ポリマー センターが誕生しました。この施設は、自治体の MRF が達成できる以上のプラスチックの流れを統合し、精製する施設です。

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MRF レベルでの挑戦:大きなパイからの薄切り

硬質プラスチックは、MRF で回収される全材料のわずか約 7% にすぎません。使用可能な品質に達するには、これらの材料を樹脂、形式、色ごとに分類する必要があります。各分割で生成される画分はますます小さくなり、さらなる精製の経済的実行可能性が減少します。廃棄物全体の 1% 未満に相当する高純度のストリームへの投資は、費用対効果が低いことはほとんどありません。

入力ストリームが常に変化することがさらに困難を引き起こします。休日の急増の後、MRF に紙やボール紙が殺到し、これらのストリームを優先せざるを得なくなり、プラスチックなどの副製品の品質が誤って低下する可能性があります。

その結果、MRF での使用済みリサイクルの成功は、従来、透明 PET、天然 HDPE、混合色 HDPE、混合ポリプロピレンの 4 つの出力に限定されてきました。

ポリマー センターに入る

ポリマー センター モデルは、いくつかの自治体の MRF を、プラスチック材料を精製する地域ハブに集約します。プラスチックの流れを隔離することにより、この施設はより詳細な選別を実行し、より高品質の新しい製品を生産することができます。 Republic Services は、2023 年にネバダ州ラスベガスに最初のポリマー センターを立ち上げました。

センターでは、PET ベールがきれいな洗浄済みのフレークに変換される一方、ポリオレフィンは PP および HDPE ベール (天然のものと着色されたものの両方) に分類されます。得られたポリオレフィン製品は、Ravago との合弁事業である Blue Polymers に送られ、そこでリサイクル、ペレット化、配合されます。

「リサイクル バリュー チェーンにおいて、当社は常に製品とサービスのバランスを保ってきました」とサーキュラー ソリューション ディレクターのジョー リコノシュート氏は述べています。 「現在、私たちは人件費と最終製品の両方に料金を請求する年中無休の製造オペレーションを実行しています。」

ラスベガスのパイロットはすぐにインディアナ州インディアナポリスの 2 番目の拠点にインスピレーションを与えました。 Riconosciuto 氏とリサイクルと持続可能性担当副社長の Pete Keller 氏は、既存の設置面積、ビジネスに優しい気候、堅牢なインフラストラクチャ、熟練した労働力、サプライヤーとの戦略的な近さにより輸送距離と排出量を削減できることから、インディアナポリスを選びました。

インディアナポリスは 2025 年に操業を開始し、ペンシルバニア州アレンタウンでは 3 番目のポリマー センターが建設中です。

自動化された反復的な並べ替えプロセス

ラスベガスの工場とは異なり、インディアナポリスの施設はゼロから建設されたため、より新しい機器と連続フローに最適化されたレイアウトが可能になりました。この設計では、システム全体を停止することなく、個々の本番フェーズをオフラインで実行できるバッファーが導入されています。

入ってくるベールは、専用の PET またはポリオレフィン ラインに送られます。上流の MRF は、ペットボトルのベールと混合ポリオレフィンのベールという 2 つの主要なストリームに集中して業務を合理化できるようになりました。 「ゴミの中にプラスチックはなく、プラスチックの中にゴミもありません」とリコノシュートは説明します。

光学的選別システムは、ラベル付きまたは色付きの商品を早期に過剰選別することで、各品目を二分法で決定します。このプロセスには、フィルム分離スクリーン、ラベルをカットして下のプラスチックを露出させるデラベラー、センサーの視線をきれいにする一連のコンベアが含まれます。

工場は高度に自動化されています。すべてのシステムはリモートで監視され、手作業での介入は作業員が下流の機器に損傷を与える可能性のあるかさばるアイテムを取り除く 1 回だけです。

コンベヤー ネットワーク全体で、Greyparrot AI 対応の光学分析装置が各段階をスキャンし、特定の包装タイプに至るまで製品を識別し、仕分けパフォーマンスの詳細なデータベースを構築します。

後続の Tomra Autosort ユニット (合計 21 台) は、樹脂の種類と色を区別するために NIR 分光法と RGB カメラを採用しています。圧縮空気ジェットは選択された材料を次のコンベアに送り、残りは下に落ちます。色別に選別された HDPE と PP は梱包され、ペレット製造のために Blue Polymers に出荷されます。

陰性画分は収集され、経路変更されます。たとえば、ポリオレフィンの流れに含まれる PET や PET 側で検出される HDPE は、スキットルズと M&M's を別々に選別するのと同じように、製品の完全性を維持するために分離されます。

PET 側では、3 台の Herbold グラインダーが材料をフレークに粉砕し、乾燥して保管します。磁気選別機が金属を除去し、フレークは 2 段階の洗浄システムを通過します。最初のすすぎでラベルと接着剤を除去し、続いて高温の苛性洗浄で残留接着剤を除去します。フロートシンク操作によりキャップとリングが回収され、これらも Blue Polymers によってリサイクルされます。プロセス水は逆流するため、最終洗浄のために真水を節約できます。乾燥後、2 台のビューラー選別機で色と非 PET 汚染物質をさらに分離します。過剰に仕分けされた残りの素材はオフラインで処理され、追加の価値が回収されます。

最終選別段階に隣接する実験室では、Eagle Vizion 光学選別機で小さなバッチを検査し、100 万分の 1 まで汚染データを提供します。手動サンプリングではより詳細な検査が可能ですが、ふるい分けスクリーンでは粒子サイズの分布が評価されます。すべての記録と物理サンプルは追跡可能にするためにアーカイブされます。

廃棄されたプラスチックのより完全な回収に向けた一歩

Republic のポリマー センターは、消費者の使用済みストリームから赤/オレンジ/黄色および青/緑の HDPE を抽出し、それらをオレンジとティールの HDPE ペレットに変換します。これがなければ、混合色のリサイクル材料に格下げされる製品です。これらのペレットは、高価な PCR と低品質のリサイクル コンテンツの間の品質レベルを求める消費者向けパッケージ製品 (CPG) ブランドに適しています。

Blue Polymers のポートフォリオには、白色 HDPE、天然 HDPE、混合色 HDPE、白色 PP、および混合色 PP も含まれています。キャップ、リング、微粉、さらにはアルミニウムなど、マイナス部分からの混獲は、確立されたリサイクルのエンドポイントに送られます。

「消費者製品および飲料会社は、循環性だけでなく、それを超えて消費者がリサイクルした内容物を求めています。私たちは、ベールからすべての貴重な成分を抽出することにより、低炭素製品を提供しています」と、リパブリック・サービスのサステナビリティ担当ディレクターのトニー・フリッツ氏は述べています。 「ハブアンドスポーク モデルにより、スケールを適用し、トレーサビリティを実現できます。」

二酸化炭素排出量削減における循環性

Sphera Consulting による外部評価では、ラスベガスの PET フレーク事業のクレードルからゲートまでの二酸化炭素排出量を測定しました。結果は、バージン PET と比較して 82% の削減、他のリサイクル PET 代替品と比較して 54% の削減が示されました。

エネルギー調達は重要な役割を果たします。ネバダ州の電力構成（天然ガス、地熱、太陽光）は、設置面積の削減に貢献しています。ハブアンドスポーク戦略により配送距離がさらに短縮され、中西部およびそれ以降の地域全体への影響力と追跡可能性の両方が強化されます。

選別効率は単位当たりのエネルギー消費量に直接影響します。 「使用可能な材料の割合が高くなるほど、製品単位あたりのエネルギー強度は低くなります」と、Sphera のサステナビリティ コンサルティング ディレクターである Sean Daley 氏は説明します。 「中間処理により、MRF 操作が簡素化され、総回収量が増加し、純度が向上し、複数の下流経路が解放されます。」