Typical polyolefin infrastructure utilization for mechanically recycled polymers production
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2025-04-28
Department
Major/Subject
Chemical and Process Engineering
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
62
Series
Abstract
Mechanical recycling is currently the preferred recycling method for plastic waste, due to lower operating costs than chemical and advanced recycling methods. In mechanical recycling the plastic waste is ground into recyclate and then extruded either as is or mixed with a virgin polymer. Chemical and advanced recycling is seen as complementary methods and relies on thermal processes, such as pyrolysis or gasification or other chemical processes, such as hydrogenolysis or oxidation to break down plastic waste into monomers or hydrocarbons. The high operating costs associated with chemical and advanced recycling are due to high operating temperatures, complex reactor design and fast catalyst deactivation. The economic potential is not a driving factor for recycling plastic waste, instead the driving factor stands from extended producer responsibility (EPR) programs, which are govern- mental initiatives or laws stating that the plastic manufacturer must recycle or treat the generate waste. Different process alternatives for producing polymers from mechanically recycled polymers were identified. The polymer is produced from either polymer A or pellets, which is transported to the compounding plant where it is mixed with recyclate and compounded. Different implementation scenarios were studied and based on infrastructure utilization, complexity, investment profitability and environmental health and safety aspects the most viable option for respective process was determined. The most viable option for the polymer A process is to construct a new silo at the compounding plant, as the polymer A requires a special atmosphere, which limits the infrastructure utilization level. The most viable option for the pellet process is to utilise a silo at the LDPE plants silo farm to store the pellets before the production run starts. These were compared with a base case, batch transportation of pellets as this scenario does not require any capital investments. Although the polymer A case would require a significantly higher capital investment, it is the most viable option due to lower operating costs, increased product properties, higher profitability potential, lower safety risk, reduced environmental impact and increased capacity for the polypropylene plant and the compounding plant. This results in increased potential for expanding Borealis mechanically recycled product portfolio, BorcycleTM M, which would positively contribute to company growth.Mekanisk återvinning är för tillfället den föredragna metoden för återvinning av plast p.g.a. lägre operativa kostnader än kemisk eller avancerad återvinning som anses vara komplementerande metoder. I mekanisk återvinning mals plast ner till recylat som extruderas antingen tillsammans med ny plast eller enskilt för att producera återvunnen plast. Kemisk eller avancerade återvinnings metoder bryter ner plasten till monomerer eller kolväten genom termiska processer så som, pyrolys eller förgasning eller kemiska processer så som, hydrolys eller oxidation. Kemisk och avancerad återvinning har höga operativa kostnader p.g.a. höga temperaturer, komplex reaktor design och snabb katalyst deaktivering. Plast är inte återvunnet p.g.a. ekonomisk potential istället sker återvinningen p.g.a ”extended producer responsibility” (EPR) program, vilka är statliga initiativ och lagar som säger att de som tillverkar plast måste ta hand om skräpet som uppstår. Olika alternativ för att implementera en process för att producera polymerer från mekaniskt återvunna polymerer studerades. Polymererna är producerade från polymer A eller pellets, som transporteras till kompounderings anläggningen där de blandas med recylat och extruderas. Flera scenarion studerades och baserat på infrastruktur användningsgrad, processens komplexitet, investeringens lönsamhet samt miljö, hälso och säkerhets aspekter hittades de mest genomförbara alternativen för respektive process. Den mest genomförbara polymer A processen är att konstruera en ny silo vid kompounderings anläggning, som kan förvara polymer A i en syrefri miljö, eftersom polymer A är känslig mot syre. Den mest genomförbara pellet processen är att utnyttja en silo på LDPE anläggningens silo farm för att förvara pelletsen, detta är möjligt eftersom pelletsen inte är känsliga mot syre. Dessa alternativ jämfördes med att transportera pellets i containrar, eftersom detta alternativ inte kräver någon kapital investering. Trots att polymer A processen kräver den största kapitala investeringen är den mest genomförbar p.g.a. lägre operativa kostnader, förbättrade produkt egenskaper, högre lönsamhet, en säkrare process och utökad produktions kapacitet för anläggningen. Detta resulterar även i möjligheten att utöka Borealis mekaniskt återvunna produkt portfolio, BorcycleTM M, vilket skulle positivt bidra till företagets tillväxtDescription
Supervisor
Niskanen, JukkaThesis advisor
Wegelius, OskarKeywords
mechanical recycling, chemical recycling, polyolefins, mekanisk återvinning, kemisk återvinning, polyolefin