NIR分光光度計による樹脂選別がプラスチックリサイクルの可能性を広げる

NIR分光光度計技術は樹脂の識別と選別の能力を拡大し、プラスチックのリサイクルにおいて重要な役割を果たしています。画像出典Flickrユーザー Peter Kaminski

以前は、リサイクルは環境保護に熱心な人たちだけのもので、リサイクルステーションまで特別に足を運び、プラスチックとガラスと紙を注意深く分別する必要があった。現在では、リサイクルは標準的な作業手順となっている。毎週日曜日の夜になると、私の通りにはソーダ瓶やマーガリンの桶、テイクアウトの容器でいっぱいのリサイクルボックスが並ぶ。トラックで運ばれたプラスチックがどうなるのか、ほとんどの人は正確には知らないが、私たちはそれが良いもの、つまり有用で生産的なものだと信じる傾向がある。少なくとも、私たちはリサイクルが実際に行われていると信じている。

しかし、私たちの努力は無駄に終わり、せっかく縁石に置いたプラスチックが、他のゴミと一緒に埋立地に捨てられてしまうことがあまりにも多い。米国で毎年廃棄される3,360万トンのプラスチックのうち、リサイクルされるのはわずか6.5％だ。1 実際、コカ・コーラやウォルマートのような大手企業は、再生プラスチックの使用を増やすことを公約しているが、消費者使用後のプラスチックの供給源を見つけるのに苦労している。

このようなリサイクル率の低さの主な理由のひとつは、消費者使用後の樹脂をリサイクルするための選別が、多くの場合、労働集約的なプロセスであり、多くの処理施設が現在利用できるリソースよりも多くのリソースを必要とすることである。エドワード・A・ブルーノはこう書いている：

プラスチックを望ましい特性を持つ使用可能な樹脂にリサイクルするためには、樹脂に分類された廃棄物の純粋な流れを達成しなければならない。再生樹脂を購入する企業は、その再生樹脂がバージン樹脂と同じ特性を持つことを望んでいる。そうでなければ、再生材料を使用するのは効率的ではない。3

プラスチックの純度を保証するためにプラスチックの種類を区別することは、通常、プラスチックのラベルの目視検査によって行われてきたが、樹脂の純度を保証し、プラスチックが使用できなくなるような汚染から守るためには、訓練と工数が必要である。プラスチック選別の労働力を確保できる場合でも、消費者使用後のプラスチックの状態は、製品が「つぶれたり、割れたり、覆われたり」しているため、ラベルが判読できないことが多い。このように、増え続けるプラスチックのリサイクルを可能にするためには、より洗練された樹脂の識別と選別方法が必要である。

プラスチックの種類はそれぞれ、指紋のような役割を果たすユニークなスペクトル特性を持っている。画像ソースFlickrユーザー Vince Alongi

NIR分光光度計による樹脂識別

近赤外（NIR）分光光度計は、プラスチックの識別を容易にし、自動選別プロセスの開発に拍車をかける、信頼性が高く経済的な技術として認知されつつあります。各樹脂の種類には固有の化学組成があり、樹脂に特定の分光特性を与えます。これらの分光特性は、NIR分光光度計で迅速に読み取ることができる指紋の役割を果たし、プラスチックの極めて正確な識別と、この識別に基づく自動選別システムの導入を可能にする。信頼性が低く、ミスを犯しやすく、時間のかかる目視検査や手作業による選別に代わって、NIR技術によるスペクトル分析は選別のスピードと効率を大幅に向上させ、フレークやペレットを含むラベルのない未知の樹脂の識別を可能にします。NIR反射率データは、汚れや食べかすなどの表面汚染があっても分析できるため、消費者や加工業者が選別前にプラスチックを洗浄する必要がなく、リサイクルの対象となるプラスチックの量を大幅に増やすことができます。さらに、樹脂の識別は樹脂の色に関係なく行うことができ、黒色のプラスチックは唯一の例外です。

NIR分光光度計は、プラスチックの色、ラベルの有無、ボトルキャップの有無に関係なく、樹脂の種類を識別することができる。画像出典Flickrユーザー Steven Depolo

精度、汎用性、経済性

2012年にInternational Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering誌に掲載された研究では、研究者たちはプラスチック業界の一部で懸念されているNIR分光光度分析について詳しく調べ、その実用化に関する一般的な疑問に答えました。4 具体的には、プラスチックの厚さ、ラベルの有無、キャップの有無が、分光光度法をベースとした光電子選別システム内での正確な樹脂識別を妨げるかどうかについて答えようとしました。結果を分析した結果、研究者たちは、これらの要素はいずれも識別や選別の妨げにならないことを発見した。さらに、手作業による選別作業をNIRスペクトル分析に基づく自動プラスチック選別システムに置き換えることで、経済的にかなりの利点があることもわかった：

[この方法によるペットボトルと容器の選別は、長期的には、識別ハードウェアと選別システムのコストを正当化するかなりの付加価値をもたらすであろう。さらに、手作業による識別や選別のような他の方法では、人件費の増加により手作業による選別は経済的に成り立たなくなっている。さらに、選別作業中に人為的なミスが発生する可能性があるため、生産コストの高い製品は、一般的に低価値の製品に限られた用途しか見いだせない。

しかし、最大の利点は、リサイクルされる消費者使用後の樹脂の量を増やし、石油への依存を減らし、汚染、エネルギー使用、脆弱な生態系の破壊を減らすことによって、著しい環境保護を提供することである。

ハンターラボ・テクノロジー

ハンターラボは、60年以上にわたって分光光度計技術をリードしてきました。当社の多様な装置は、消費者使用後の樹脂を処理する場合でも、新しいポリマーを製造する場合でも、プラスチック業界に最高レベルの分析の容易さと正確さを提供します。当社の分光光度計とソフトウェア・パッケージが提供する並外れたレベルの精度と正確さにより、時代遅れの選別方法から脱却し、現在利用可能な最も洗練された技術を使用して、プラスチック同定の新時代に足を踏み入れることができます。当社の革新的な製品とワールドクラスのカスタマーサービス・サポートの詳細については、当社までお問い合わせください。