Nordmenn har et fotavtrykk tilsvarende 2,7 jordkloder - norske teknologier kan gjøre oss mer miljøvennlige

Får du god samvittighet når du kaster karbonadedeigens plastemballasje i riktig avfallsdunk?

Det er vel og bra, men sorteringsdunkene som opptar plass i hjemmene våre er bare en liten brikke det store puslespillet for å forbedre avfallshåndteringen.

I denne artikkelen ser vi på teknologi som kan hjelpe oss å nå det som nokså usexy kalles sirkulær økonomi.

Vi snakker altså om teknologi som gjør at ressursene vi bruker kan brukes om igjen, enten det er til samme eller andre formål.

For nordmenns forbruk er ikke bærekraftig. Dersom hele verden skulle hatt samme forbruk som en gjennomsnittlig nordmann, ville vi trenge 2,7 jordkloder, ifølge FN-sambandets verdensaltas Globalis.

Reduksjon av råvarebruk, mer miljøvennlig emballasje og avfallsortering er derfor noe av det norske teknologimiljøer forsker på.

• Norsk seismikkgigant: Vil samle inn plast fra havet ved å blåse den opp til overflaten

Teknologier som endrer verden

Teknologi er en en av verdens raskest voksende industrier, og mye av det vi så på som umulig for noen år siden betrakter vi som en selvfølge i dag.

I denne serien ser vi på hvordan teknologi kan bidra til å løse store verdensproblemer.

Serien består så langt av disse temaene:

1. Disse teknologiene endrer utdanning for alltid

2. Halvparten av verdens befolkning lever uten internett. Slik vil ingeniørene gi tilgang til alle

3. Klimaendringer er ikke ett problem, men mange små

4. Disse teknologiene kan gi mat på bordet

5. Slik vil selvkjørende biler snu opp-ned på samfunnet

6. Her er teknologiene som kan forhindre at antibiotikaresistens blir den verste helsekatastrofen siden svartedauden

7. Forskerne ser slutten på genetiske sykdommer

8. Slik vil ny teknologi ta over pleie av eldre

9. Vi har alle en maksimal levealder. Her er teknologiene som kan forlenge den

10. Nordmenn har et fotavtrykk tilsvarende 2,7 milliarder jordkloder - disse norske teknologiene kan gjøre oss mer miljøvennlige (denne)

Del 1: Forhindre at avfallet oppstår

Vi begynner like så godt på begynnelsen.

Et av de viktigste tiltakene er å forhindre at avfallet i utgangspunktet dannes.

– Vi snakker aldri om avfall, men om restråstoff eller ressurs. Det er en viktig påminnelse for hva vi holder på med, sier Marit Aursand, forskningssjef ved Sintef Ocean.

Hun leder Sintefs forskningsprosesser Cycle og iProcess. I begge prosjektene utvikles nye måter å bruke mer av råvarene og finne andre måter å utnytte maten som i dag ikke når butikkhyllene.

– Bare rundt 50 prosent av råvarene som produseres fra landbruket, fiskeri og akvakultur blir konsumert. Resten går til fôr, eventuelt andre formål - ofte blir det bare kastet, sier Aursand.

– I Cycle har vi blant annet jobbet med å lage produkter fra potetskrell. Da utviklet vi biofilm som nå testes ut på vekster for å hindre ugress og angrep fra skadedyr. I den biokjemiske prosessen hentet vi ut stoffene som vi trengte for å lage bindinger og dermed biofilm, sier Aursand.

Fra rester til proteinpulver

Bruksområdene for biofilmen kan være flere, alt etter krav på produktet.

– Vi tester blant annet for oksygengjennomgang og vanngjennomgang.

– I tillegg til det undersøkte vi hvordan eggeskall kan fungere som gjødsel, ulike bruksområder for restråstoff fra fisk og hvordan overskuddet fra kyllingen kan bli til proteinprodukter, sier Aursand.

Norilia er en av flere industripartnere som har vært engasjert i Cycle-prosjektet. Norilia er ansvarlig for å utnytte Norturas tilleggsprodukter fra slakting, nedskjæring og foredling på dyreslag i konsernet.

– Norilia planlegger nå en fabrikk som skal utnytte restråstoffet fra kylling til å lage proteinpulver, sier Aursand.

• Quantafuel og Norlense: Norske selskap vil bruke skip uten oppdrag for å gjøre om plasten i havet til drivstoff

Fingernemme roboter

Cycle-prosjektet avsluttes i disse dager, mens iProcess har holdt på i omtrent et år. Som Teknisk Ukeblad har skrevet tidligere, skal man i dette prosjektet bruke roboter, big data og maskinlæring for å lage roboter som kan erstatte menneskets øye, hjerne og hånd.

På den måten ønsker man å utvikle en fleksibel automasjon med fingernemme roboter for å håndtere og foredle råstoffet mer effektivt.

– Vi bruker blant annet VR (virtuell virkelighet) til å lage virtuelle rom hvor mennesket kan simulere arbeidsprosessene i 3D. På den måten kan vi samle inn data som robotene lærer av, sier Aursand.

Et av prosjektets hovedmål er å forbedre ressursutnyttelsen. Deltakerne inkluderer institusjoner fra blant annet Frankrike og Belgia, samt produsenter som Tine, Nortura og Bama.

– Vi har et mål om 100 prosent utnyttelse av råstoffet. Det er et kjempepotensial som må skje globalt. Vi skal bli mellom ni og elleve milliarder på jorda, vi har ikke mat nok til alle hvis vi ikke utnytter maten bedre, sier Aursand.

Del 2: Emballasje til hodebry

Når maten er behandlet og skal ut til kunden, må den beskyttes. I dag forbrukes omtrent 97.957 tonn plastemballasje i norske husholdninger, ifølge Grønt Punkt Norge. Rundt 25 prosent av dette blir materialgjenvunnet, mens 73,7 prosent blir energiutnyttet.

Tom Eng, leder av Tomra sorteringssatsing, har tidligere fortalt Teknisk Ukeblad at det som er vanskeligst å gjenvinne er laminerte, poseliknende produkter, som for eksempel potetgullposer, kaffeposer og suppeposer.

Susie Jahren, forskningsleder ved Sintef Materialer og kjemi, forteller at dagens emballasje er utviklet med formål om å holde maten i god stand.

– I dag brukes veldig mange forskjellige plasttyper i samme emballasje. Slike blandinger er vanskelig å gjenvinne, sier Jahren.

– Nå må produsentene tenke ett skritt lenger, slik at man også inkluderer funksjonaliteten emballasjen har etter den er brukt til å oppbevare mat, sier hun.

• Enorme mengder plast fra kosmetikk ender opp i havet: Nå har ingeniører funnet et alternativ

Fra problemplast til bioplast

Rundt 30 prosent av plastemballasjen vil aldri bli resirkulert eller brukt om igjen, dersom man ikke satser på innovasjon og redesign. Dette ifølge en rapport fra Ellen Macarthur Foundation. Sintef koordinerer EU-prosjektet Nanobarrier, som søker å erstatte dagens emballasjeløsninger av forskjellige lag oljebasert plast med biobasert plast.

– Vi har utviklet en hybrid nanoteknologi for å lage biobasert plast med vanndampbarriere og oksygenbarriere, sier Jahren.

Selskapet Funzionano er et resultat av dette arbeidet. Her utvikles hybridnanopolymer som kan erstatte etylen vinyl alkohol (EVOH) – et kopolymer som brukes i blant annet brunostemballasje på grunn av dets evne til å stenge ute oksygen og gass.

– EVOH brytes ned ved varmebehandling, og fungerer dermed dårlig ved gjenvinning, sier Jahren.

Sintef har i stedet laget en et stoff bestående av en uorganisk, robust kjerne av silika kombinert med aminer.

– Ved hjelp av aminkjemi kan vi koble til forskjellige polymer, og dermed få ulike egenskaper etter behov, sier Jahren.

– Funzionano brytes ikke ned ved gjenvinningsprosessen, og er dermed lett å gjenvinne. Det trengs mindre mengder av den i emballasjen, og man behøver heller ikke ha lim mellom lagene, fortsetter Jahren.

– En plastrevolusjon

Hun fremhever at flere industrielle aktører har gått over til biobasert plast til fordel for oljebasert de siste årene.

– Det har skjedd en revolusjon på dette feltet, med Coca Cola og Tine i spissen. Brusflasker, melkekartonger og emballasjen til dopapiret lages gjerne av biobasert plast i dag, sier Jahren.

– Biobasert plast lages av den uspiselige delen av sukkeret. Det utvikles også andre kilder til bioplast. For Norges del er cellulose, samt tang og tare de mest aktuelle, sier Jahren.

• Verdens mest avanserte sorteringsmaskin: Slik foredles aluminiumsavfall til verdifullt råstoff (abo.)

Del 3: Sentralsortering

Når maten er fordøyet, går restene og plastemballasjen ofte i søpla. I dag har de fleste kommuner i innført sortering allerede hjemme hos kunden. Organisk avfall skal i en pose, plast i en annen, papir i en tredje, glass i en fjerde, og slik fortsetter det. I Oslo deles for eksempel sorteringen i hele 10 forskjellige fraksjoner.

Dette kan det bli en endring på dersom Tomra får det slik de vil.

– Det vil alltid være ting som blir feilkastet – enten om det er på grunn av at folk ikke bryr seg eller at de ikke vet hvordan noe skal sorteres. Vi ønsker at avfallet samles i færre fraksjoner og sorteres på sentralsorteringsanleggene, sier Eng i Tomra.

For sentralsorteringsteknologien som Sintef begynte å utvikle på 90-tallet har i dag blitt så god at Tomra mener den er bedre til å sortere enn mennesker. Det er også sentralsorteringsteknologi som Miljødirektoratet baserer seg på for å møte tøffe EU-krav.

Helautomatisk på Romerike

Elektromagnetiske sensorer, lasersensorer og andre spektrale sensorer kombineres i sentralsorteringsanleggene for å plukke ut ulike materialer til resirkulering.

Romerike avfallsforedling (ROAF) er eneste ettersorteringsanlegg i Norge med avansert, fullautomatisk sentralsortering for avfall. Maskinene, med teknologi fra Tomra, sorterer fem ulike typer plast. Ingen mennesker er involvert i selve sorteringen.

– To prosent av avfallet på verdensbasis blir resirkulert slik at det blir brukt om igjen til samme formål. Den andelen må vi løfte. Vi bruker ressurser vi ikke har, sier Eng.

• Jakter på nytt industrieventyr: Bindemiddel av alger kan øke rekkevidden på elbiler (abo.)

Utfordring med mindre fraksjoner

Mats Carlin, forskningssjef ved Sintef, leder teamet på SINTEF som var med på å utvikle sorteringsteknologien Tomra bruker i dag. Han forteller at teknologien har kommet dit at man har god kontroll på fraksjonene med større volum, som ulike typer plast og metall.

Utfordringen videre blir å ta ut materialer det er betydelig mindre av. For eksempel å ta ut gullet på kretskortene. En måte å løse det på er med roboter.

– I dag begynner roboter å bli veldig billige. Da kan vi begynne å tenke mer robotisert håndtering av avfall, sier han.

I dag behandles for eksempel elektrisk avfall manuelt av mennesker på Stena Recyclings anlegg på Frogner i Oslo. Her skjer det imidlertid også utvikling. Et prosjekt på Teknologisk Institut i Danmark har som mål å lære opp roboter å identifisere og fjerne elektronikk med batterier fra strømmen av elektronisk avfall.

Carlin mener dette er noe som man bør satse på å utvikle videre.

– Vi prøver å få i gang prosjekter som bruker en kombinasjon av spektroskopiske teknikker, kameraer og robotisert plukking for automatisert plukking av verdifulle komponenter. Da må vi også bygge biblioteker med data over hvor de verdifulle materialene befinner seg, slik at vi kan karakterisere avfallsstrømmen nøyaktig. Dette bringer maskinlæring inn i avfallssorteringen, sier han.

• Farlig for miljøet og mennesker? Vi ser nærmere på «elbilens skitne hemmeligheter»