병 뚜껑 폐기물 재활용

폴리머 유형 및 색상별로 폴리올레핀을 분리하는 기계식 선별 솔루션의 선도자, Greenpath, TOMRA 
"식품 등급의 캡투캡 폐기물 재활용을 위한 기계식 선별 공정을 개발하는 것은 획기적인 일입니다. 혼합 폴리올레핀을 고순도로 폴리머 및 색상별로 일관되게 분리하는 시스템을 만드는 것은 판도를 바꾸는 변화입니다."라고 캘리포니아주 콜턴에 위치한 Greenpath Enterprises 사장인 Joe Castro는 말합니다. 
Joe Castro, president, Greenpath Enterprises
Joe Castro, President of Greenpath Enterprises 

풀서비스 재활용업체, 가공업체 및 제조업체는 탄산 및 비탄산 음료 병에서 폴리올레핀 뚜껑을 식별하고 분리하도록 특별히 설계된 플라스틱 플레이크 선별 생산 라인을 설치하고 최적화하기 위해 TOMRA Recycling Sorting과 파트너십을 맺었습니다. Greenpath의 비전은 병 재활용에 사용되는 것과 동일한 유형의 효과적인 병 마개 재활용 시스템을 만드는 것입니다. TOMRA Recycling Sorting의 플라스틱 세그먼트 매니저인 Eric Olsson은 "우리는 오늘날 병에 흔히 사용되는 것과 유사한 뚜껑 선별 시스템을 만들기 시작했습니다."라고 덧붙입니다.

캘리포니아, 네바다, 텍사스에 지사를 두고 25년 이상 운영되고 있는 이 수직 통합형의 Greenpath는 광범위한 재료를 수용하고 있으며, 인바운드 재료의 흐름은 다소 일관되지 않을 수 있습니다. 그러나 Castro는 바로 이 부분에서 부가가치 서비스를 제공하는 데 있어 이점을 발견했습니다. Greenpath는 혼합 트레일러 물량과 가변 공급 스트림을 처리하고 일관된 품질의 제품을 생산함으로써 공급업체와 고객 모두를 위한 원스톱 솔루션으로서의 가치를 창출합니다.

공급받는 재료에는 종이, 금속 및 플라스틱이 포함됩니다. 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP) 등 폴리올레핀 재료만 취급하는 Greenpath는 병, 필름, 강성 플라스틱은 물론 병 뚜껑도 처리합니다. Olsson은 "폴리프로필렌과 폴리에틸렌(PE)은 지구상에서 가장 풍부한 플라스틱 제품군이지만, 혼합 폴리올레핀의 가치 있는 응용 분야는 시장이 한정되어 있습니다."라고 말합니다.

안타깝게도 PE와 PP는 밀도 특성이 매우 유사하며 서로 다른 폴리머 유형으로 분리하기가 어렵습니다. 이러한 이유로 혼합 폴리올레핀은 주로 더 많은 오염이나 더 넓은 범위의 재료 사양을 허용하는 더 관대한 응용 분야로 다운사이클링됩니다. "또는 다른 회사들은 주로 순수한 재료와 소량의 재활용 플라스틱만을 사용하여 혼합 폴리올레핀을 포함하는 '희석에 의한 솔루션' 방식을 사용합니다."라고 Castro는 말합니다.


고객에게 부가가치 서비스를 제공하는 데 주력하는 Greenpath는 폴리올레핀 뚜껑 문제로 인해 Castro가 재활용 병 뚜껑을 세척하고 처리하기 시작한 지난 15년 동안 밤잠을 설치기도 했습니다. 그는 브랜드 소유자와 제조업체가 사출 성형 응용 분야에 PCR을 자신 있게 포함시킬 수 있는 유연성을 제공하기 위해 고품질의 일관된 HDPE와 PP 분리를 제공하는 선별 공정 솔루션에 대한 비전을 가지고 있었습니다. Castro는 "궁극적으로 98% 이상의 순도 수준을 목표로 하고 있습니다."라고 말합니다. 
 

캡 투 캡 탐색

음료 용기는 일반적으로 병, 뚜껑 또는 마개, 링 및 라벨의 네 부분으로 구성됩니다. 병에 대한 재활용 함량 법률이 있는 주에서는 포장 회사와 재활용업체가 용기 중량의 대부분을 구성하는 PET 병에 초점을 맞춰 첫 번째 조치를 취하고 있습니다. PET 재활용 인프라가 더욱 성숙해짐에 따라 브랜드 소유주들은 병에 최대 100%의 소비 후 재활용(PCR) 소재를 사용하고 있습니다.

중량 대비 재활용 함량의 비율을 높이기 위한 규제가 엄격해짐에 따라 다음으로 고려해야 할 논리적 용기 구성 요소는 뚜껑입니다. "Greenpath의 접근 방식에 따라 업계는 기계적 선별만으로 중량별 100% PCR 포장으로 전환할 수 있습니다."라고 Olsson은 말합니다.

뚜껑이 Greenpath와 같은 재활용업체에 전달되기 위해서는 병이 MRF를 통과하는 캐리어가 되어야 합니다. 그렇지 않으면 뚜껑이 시스템의 앞쪽에서 걸러져 매립될 가능성이 높습니다."라고 Castro는 말합니다.

Greenpath는 다양한 플라스틱 재료를 처리합니다.
Greenpath는 다양한 플라스틱 재료를 처리합니다. 

병, 라벨, 뚜껑 및 링을 파쇄하고 싱크 플로트 공정을 사용하여 PE 및 PP 뚜껑을 PET 병과 분리합니다. 더 무거운 PET는 가라앉고 가벼운 폴리올레핀은 떠다니다가 제품별 2차 재활용으로 분리수거됩니다. 

 논리적으로는 병과 뚜껑 모두에 PET를 사용해야 문제를 해결할 수 있다고 생각할 수 있지만, Olsson은 그렇게 간단하지 않다고 설명합니다. "단일 소재 포장은 많은 재활용업체, 브랜드 소유주 및 화학 회사들이 추구하는 꿈이지만, 우리는 아직 거기에 도달하지 못했습니다. 폴리머마다 장단점이 다릅니다"라고 그는 말합니다. "용기를 조이고 밀봉 상태로 유지하는 데 필요한 뚜껑의 나사산을 만드는 것은 폴리올레핀인 PE 및 PP가 특히 잘 활용할 수 있는 특성입니다." 
 
INNOSORT FLAKE로 혼합 폴리올레핀 플레이크 선별
INNOSORT FLAKE로 혼합 폴리올레핀 플레이크 선별 

일부 병 재활용업체는 혼합 폴리올레핀을 폐기물로 보지만 Castro는 기회를 봅니다. Greenpath는 다양한 재료에 대한 경험과 공급업체를 위한 원스톱 솔루션이라는 철학을 바탕으로 다양한 투입 원료를 선별할 수 있는 여러 라인을 갖춘 광범위한 처리 능력을 보유하고 있습니다. 이 회사는 기계적, 다중 재료 및 일괄 재활용 공정에 능숙합니다.

뚜껑 폐기물을 재활용하고 폴리올레핀에 대한 보다 지속 가능한 시장을 제공할 수 있는 기회를 실현하기 위해 Greenpath는 혼합 폴리올레핀을 선별하기 위한 다양한 기술을 조사했습니다. "PE와 PP의 밀도는 서로 매우 유사하기 때문에 부유/싱크 탱크를 사용하는 것은 효과적이지 않습니다."라고 Castro는 말합니다. 대체 재활용 기술도 고려되었지만 PE 및 PP 수지 모두에 대해 원하는 수율 또는 회수율을 제공하지 못했습니다. Castro에 따르면 비용 대비 편익 분석으로는 필요한 공간과 자본을 정당화할 수 없었습니다. "수율이 낮으며 분리 공정에서 발생하는 비용, 공간 및 폐기물도 고려해야 합니다."라고 그는 말합니다. 


Greenpath는 플레이크 선별기를 사용하는 기계적 솔루션에 집중하기 시작했습니다. 회사 관계자들은 새로운 유형의 플레이크 선별 기술을 도입한 TOMRA와 대화를 시작했습니다. 이 기술의 설계 매개변수 중 하나는 다중 성분으로 구성된 플라스틱 폐기물 스트림에서 가치를 추출하는 것이었습니다. 

Olsson은 업계가 아직 기계적 폴리올레핀 선별의 한계에 도달하지 않았다고 말합니다. 그는 "재료에 최소한의 변화를 가져오고 가장 효율적인 방식으로 선별하는 경로를 추구하는 것이 가장 좋습니다."라고 말합니다. "기계적 및 화학적 선별 기술 OEM은 2010년대에 이루어진 2025년과 2030년의 순환성 약속의 선별품을 생산하기 위한 첫 번째 공정을 막 시작하고 있습니다. 95% 이상의 폴리머별 순도 스트림을 생산하는 것은 여러 유형의 다운스트림 재활용 공정에서 매우 중요하며, 플레이크 선별을 통해 이를 달성할 수 있습니다."
 

기계적 선별의 유연성

Greenpath의 목표와 관련된 논의는 TOMRA의 선택으로 이어졌습니다. Greenpath의 목표와 관련된 논의는 TOMRA의 INNOSORT™ FLAKE 선별기 선택으로 이어졌습니다. 선별기의 매력적인 기능 중 하나로 큰 설치 공간을 필요로 하지 않아 캘리포니아주 콜턴(Colton, Calif) 시설에 쉽게 통합할 수 있습니다. Greenpath의 목표를 달성하는 데 필요한 순도, 수율 및 처리량에 대해 논의한 후 플레이크 선별기가 설치되었습니다.

유연성을 위해 설계된 INNOSORT™ FLA KE는 1,680만 가지 색상 변화를 식별할 수 있는 컬러 카메라를 비롯하여 고유한 센서 기술 조합을 통합합니다. 양면 카메라를 사용하면 "재료가 떨어지는 슈트의 양쪽에 하나씩 배치된 카메라를 통해 플레이크의 한 쪽과 다른 쪽의 차이를 구별할 수 있습니다"라고 Olsson은 설명합니다. 이는 이물질이 될 수 있는 금형 내 라벨링을 식별하는 데 도움이 됩니다. "이와 같은 기능은 품질 격차 해소가 절실히 필요한 폴리올레핀 재활용 공급망에 특히 적합합니다."라고 그는 덧붙입니다.

Greenpath 재활용 시설의 INNOSORT FLAKE
INNOSORT FLAKE는 동시에 여러 선별 작업을 수행할 수 있습니다. 
FLYING BEAM™ 조명 시스템은 선별기의 근적외선(NIR) 센서를 통해 빠르고 신뢰할 수 있는 재료 감지 기능을 제공합니다. 2미터의 전체 기계 너비 전체에 걸쳐 균일한 광 분포를 제공하여 PE 및 PP 소재뿐만 아니라 기타 폴리머 및 재료의 분류를 보장합니다. 스캐너 박스에 통합되어 손상을 방지하는 조명 기술은 기존 광센서에 비해 최대 80%의 에너지를 절감합니다. 

구성 유연성을 통해 동일한 장치로 단일 또는 다중 단계 선별이 가능합니다. Olsson은 "우리는 기계를 슈트별로 여러 선별 작업으로 분할할 수 있고 슈트를 두 개 이상의 다른 공정 스트림으로 분할할 수도 있습니다."라고 설명합니다. "한 대의 기계를 여러 번 통과하거나 여러 대의 기계를 직렬로 연결해서 필요한 결과를 얻을 수 있습니다."
 

Joe Castro 및 Eric Olsson
TOMRA와 Greenpath는 혼합 PO를 순수한 모노 분획물로 변환하는 공동의 목표를 향해 노력하고 있습니다.

Castro는 Greenpath가 공급받는 원료가 일관되지 않아 선별에 어려움이 있었지만, 다년간의 경험을 통해 이러한 편차를 극복하고 우수한 고급 재활용 제품을 제공할 수 있었다고 인정합니다. 그럼에도 불구하고 회사는 혼합 폴리올레핀 재료를 사용했습니다. "TOMRA의 기술을 통해 재료를 한 단계 더 발전시키고, 더 높은 수준으로 정제하여 캡 투 캡으로 전체 순환 기회를 열 수 있게 되었습니다."라고 그는 말합니다.

일관성을 위한 최적화

Greenpath를 공급업체의 자산으로 만드는 요소가 폴리올레핀 플레이크 선별에는 걸림돌이 되는 경우도 있습니다. 일관되지 않은 공급과 북미에서 이러한 유형의 혼합 폴리올레핀 선별을 시도한 최초의 작업이라는 사실 때문에 선별 최적화를 위한 세부 사항에 특별한 주의를 기울여야 했습니다. Olsson은 "이러한 기계는 그 자체로 정상 상태 스트림에서 최적이며, 따라서 다른 유형의 처리 장비와 함께 전체적인 공정 시스템으로 함께 작동해야 합니다."라고 말합니다.


두 회사 모두 적합한 공정을 구축하기 위해 노력해 왔습니다. "우리는 TOMRA를 선택하기 전에 이 여정을 지원할 수 있는 여러 회사를 찾아보았습니다. 제조업체는 '장비와 그 기능을 잘 알고 계시니 직접 운영하십시오'라고 말할 수 있습니다."라고 Castro는 말합니다. “하지만 TOMRA는 이 프로젝트를 매우 적극적으로 지원해주었고, 공정을 올바르게 진행하려면 추가 지원이 필요하다는 것을 이해하는 파트너십 관계에 가까웠습니다.”   

Greenpath는 일관되지 않은 혼합 폴리올레핀 투입 원료에서 모노폴리머 PE 및 PP의 고순도 목표를 달성하기 위해 전체 선별 공정을 분석합니다. 콜턴 시설에서 아직 수행해야 할 작업이 남아있긴 하지만 "기계적 실행 가능성은 충분합니다"라고 Olsson은 말합니다.

이제 시스템은 먼저 INNOSORT™ FLAKE 장치를 사용하여 폴리머별로 선별한 다음 색상별로 선별할 수 있는 단계에 이르렀습니다. 고객이 빨간색, 흰색, 청색 주황색 또는 녹색 PE 또는 PP 제품과 같은 자연스럽거나 특정한 분류 색상을 원한다면 PCR을 사용하여 특정 용도에 맞는 분류된 색상을 정제하여 제공할 수 있습니다."라고 Castro는 말합니다. 
 
TOMRA의 Olsson은 Greenpath의 성과와 혼합 폴리올레핀 시장에 미치는 영향, 그리고 재활용 함량 목표를 달성하려는 포장업체들에게 Greenpath가 주는 의미에 대해 낙관적인 전망을 내비쳤습니다. 우리는 이제 막 이 기회를 행동으로 옮기기 시작했습니다."라고 그는 말합니다. "폴리올레핀의 혼합 폐기물 스트림이 재활용으로 전환되는 시작 단계에 있습니다. 더 이상 폴리올레핀에 대한 꿈은 공상에 그치지 않을 것입니다." 

고순도 폴리에틸렌 입자
고순도 폴리에틸렌 펠릿. 

파트너 소개: 

Greenpath Enterprises
1495 N 8th St #150, Colton CA 92324
전화: (909) 954 0686
Greenpath Enterprises website