LCA of polyester textile waste recycling using thermo-mechanical and thermo-chemical processes
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3148707Utgivelsesdato
2024Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Global tekstilfiberproduksjon har økt de siste tiårene. Denne økningen, kombinert med den lineære økonomimodellen basert på bruk og kast, har bidratt til en betydelig økning i tekstilavfall. Mindre enn 1% av dette avfallet blir resirkulert til produkter av lignende kvalitet og flertallet havner på deponi eller til forbrenning. Dette danner grunnlaget for denne studien, og målet er å forstå hvordan resirkulering kan være et bærekraftig avfallshåndteringstiltak for tekstilavfall. Denne studien fokuserer på én metode for tekstilresirkulering, nemlig polymerresirkulering, med særlig vekt på de fremvoksende resirkuleringsteknologiene termomekanisk og selektiv oppløsning.
Undersøkelsen av disse teknologiene tar for seg identifiserte mangler i litteraturen. Dette inkluderer kompleksiteten til tekstilavfall, at polymerresirkulering er lite utforsket, og den kritiske rollen substitusjons raten har på resultatene av resirkuleringen. Gjennom litteratursøk og en omfattende evalueringsmetodikk vurderer denne studien fordeler, ulemper og ytelse av termomekanisk og selektiv oppløsningsteknologi i håndtering av tekstilavfall.
En SWOT-analyse, sammen med kartlegging av prosesser og material strømmer, og en sammenlignende livssyklusanalyse, ble brukt for å evaluere disse teknologiene mot nåværende behandlingsalternativer. SWOT-analysen viser klare fordeler og ulemper: termomekanisk resirkulering er både effektivt og kostnadseffektivt, men sliter med polymerdegradering og energiforbruk; selektiv oppløsnings resirkulering er god til å fjerne uønskede fibre eller materialer og kan effektiv gjenvinne fibre, men hindres av høye driftskostnader og betydelige miljøpåvirkninger. Begge teknologiene krever en input av fibre med høy kvalitet for å effektivt kunne produsere fibre med høy kvalitet.
Resultater fra den sammenlignende LCA-en viser at både termomekanisk og selektiv oppløsnings resirkulering gir miljøbesparelser i de fleste påvirkningskategorier, med merkbare reduksjoner i påvirkningskategorien som omhandler klima forandringer. Termomekanisk og selektiv oppløsning resirkulering resulterer i netto besparelser på henholdsvis -334,29 og -341,72 kg CO2-ekvivalenter per tonn behandlet tekstilavfall. Dette sammenlignes med 78,17 kg CO2-ekvivalenter for nåværende behandlingsalternativ. Til tross for de gunstige resultatene, viser LCA-en også den betydelige innflytelsen av oppløsningsprosessen i den selektive oppløsnings-teknologien og gjenvinningsprosessen i begge teknologiene på deres miljøprestasjon.
Selv om termomekanisk og selektiv oppløsningsteknologi tilbyr lovende alternativer for å redusere miljøpåvirkningen fra tekstilavfall, er ytterligere forskning nødvendig for å forbedre resultatene av denne studien. Kompleksiteten forbundet med tekstilavfall og den kritiske innflytelsen av substitusjons raten krever ytterligere forskning for å forbedre disse teknologiene og informere beslutningstakere. Dette gjelder spesielt med tanke på overgangen til en sirkulær økonomimodell som understreker reduksjon, gjenbruk og resirkulering. Global textile fibre production has increased over the last few decades. This increase, combined with the prevailing linear economic model of take, make, waste, has contributed to a significant increase in textile waste, with less than 1% being recycled into similar quality applications and the majority ending up in landfill or incineration. This forms the basis of this study and the aim is to understand how recycling can be a viable waste management option for textile waste. This study focuses on one method of textile recycling, namely polymer recycling, with particular emphasis on the emerging recycling technologies of thermomechanical and selective dissolution.
The investigation of these technologies identified gaps in the literature, including the under-researched nature of polymer recycling, the complexity of textile waste, and the critical role of the substitution ratio in recycling outcomes. Through a literature review and a comprehensive evaluation methodology, this study assesses the advantages, disadvantages and performance of thermomechanical and selective dissolution technologies in the management of textile waste.
A SWOT analysis, coupled with process mapping, flow assessment and a comparative life cycle assessment, was used to evaluate these technologies against current treatment options. The SWOT analysis shows clear advantages and disadvantages: TM is efficient and cost-effective, but struggles with polymer degradation and energy consumption; SD is good at removing contaminants and efficiently recovering output, but is hindered by high operating costs and significant environmental impacts. Both technologies require high quality feedstocks to effectively produce high quality outputs.
Comparative LCA results show that both thermomechanical and selective dissolution provide environmental savings in most impact categories, with notable reductions in climate change impacts. Thermomechanical and selective dissolution result in net savings of -334.29 and -341.72 kg CO2-eq per tonne of textile waste treated, respectively. This compares to 78.17 kg CO2-eq for the current treatment option. Despite the favourable results, the LCA also shows the significant influence of the dissolution process in the SD technology and the recovery process in both systems on their environmental performance.
Although thermomechanical and selective dissolution recycling technologies offer promising alternatives for reducing the impact of textile waste, further research is needed to improve the results of this study. The complexities associated with textile waste and the critical influence of the substitution ratio require further research to refine these technologies and to inform decision makers. This is particularly important given the transition to a circular economy model that emphasises reduce, reuse and recycle.