埋立地から回収された廃プラスチックのリサイクル
埋立地の管理は、ヨーロッパ各国にとって大きな課題となっています。50万ヶ所以上の埋立地があり、その90%は安全性を規制する法令（1999/31/EC）が導入される前から使用されていました。埋立地の衛生と埋め立ての責任が、益々公的機関に委ねられるようになっています。
廃棄物管理の新しいアプローチとして、埋立地を原材料の「鉱山」と見なす考え方があります。埋立層からの採鉱（Landfill mining, LFM）作業では、廃棄物を掘削、分離、処理します。そのメリットは、環境面（埋立地の再生と改善）と経済面（材料の回収とリサイクル）の両方にあります[1]。
Enhanced Landfill Mining（改良型の埋め立て層採鉱）
Enhanced Landfill Mining（ELFM）は、埋立地の持続可能な管理のための強力なツールです。これには、革新的な技術と、全ての環境上の利益と負担を詳細に分析する総合的なアプローチが必要です。
プラスチックは、しばしば埋立地の主要な構成要素となっています[2]。ポリエチレン（PE）やポリプロピレン（PP）などのポリオレフィン材料が大量にあり、その他、ポリ塩化ビニルのような一般的なポリマーも、量は異なるものの大抵含まれています[3]。しかし、ELFMを用いた研究によると、埋立材のリサイクルは、金属、ガラス、砕片に限られることが多く、プラスチックや木材、繊維、紙は通常、燃料に変換されることが分かっています[4]。
これは、プラスチックを二次原料としてリサイクルする際に、多くの課題があるためと考えられています。ポリマーを種類別に分ける必要があること、土壌や有機物からの混入物、重金属などの有害物質による汚染[5]、埋め立てによる材料の劣化など、様々な課題があります。
環境負荷の低減
ある研究[6]では、埋立廃棄物を処理・加工する際のライフサイクル分析（LCA）手法を用いた環境影響評価が行われました。その目的は、PE微粉末の形で二次的なプラスチック材料を生産することでした。二次製品の良好な機械的特性を確保するために、研究チームは様々な添加剤と追加の製造工程を用いました。
この研究は、イタリアの規制されていない産業廃棄物処理場から出た廃プラスチック材料をもとに行われました。廃棄物のほとんどはプラスチックで、一部石炭（4.6%）とアルミニウム（1.17%）も含まれていました。その他の廃棄物の種類は、陰極と陽極、電線、鉄、アスベスト、タイヤ、木材でした。これらはいずれも処理廃棄物全体の1%未満でした。この研究では、特許取得済みの湿式処理技術を含む多段階プロセスで廃棄物を処理し、再生プラスチックに加工する方法を採用しました。また、接着促進剤として2種類の添加剤（マレイン酸直鎖低密度ポリエチレン（MAPE）と低密度ポリエチレン（LDPE））を使用した場合の比較も行われました。
研究チームは、二次生成物の組成を調べるために、様々な分析技術を駆使しました。その1つが、固体13C MAS NMR法です。研究チームは、4 mm MASプローブとBruker Avance II 400 NMR分光計を使用しました。粉砕したWP試料をKel-Fキャップで密閉した4 mmジルコニア製ローターに充填し、10 kHzで回転させました。高出力プロトンデカップリングで、緩和時間5秒、接触時間2msでCPMASスペクトルを測定しました。
NMR分析の結果、二次製品にはPEが多く含まれ、PP、セルロース、ポリスチレンの混入は非常に少ないことがわかりました。これは、選別工程での徹底的な洗浄と、接着促進用添加剤の使用によるものです。重要な点は、混入物が減少したことで、二次材料の機械的特性がPEそのものと比較できるレベルになったことです。
LCAでは、回収が資源と排出物の両方の観点から、環境に対して健全な選択肢であることが浮き彫りになりました。二次プラスチックにすることで、既成品に含まれる非再生可能資源（原油）の採取と原油の精製工程からの排出を回避できることが大きなメリットとなります。
また、この研究では、プロセスによる他の影響も考慮されました。例えば、二次粒剤の製造工程の主要なステップの一つである廃棄物の粉砕について、特に検討されました。粉砕は、作業者がその過程で発生する排出物を吸い込む可能性があるため、人体への影響が懸念されます。しかし、研究者は、各研削盤に抽出装置を設置し、作業者に個人用保護具を支給することで、健康リスクを抑制することができることを発見しました。
チームは、ELFMプロセスの改善は、主にカソードやアノード、特に砂などの回収不可能な廃棄物の処理に焦点を当てるべきであると結論付けています。回収不可能な廃棄物は、大量に発生するため、あるいは処分場までの距離が長いため、船で輸送する必要があるためです。研究者は、砂利をより集中的に洗浄することで、汚染を減らし、道路の敷材や、適切な検証のもとで建設分野での再利用を可能にすることを提案しています。これにより、砂は処理プロセスの副産物となり、回収不可能な廃棄物として輸送する際のエネルギーコストも削減できます。
まとめると、この研究では実験とLCAの統合的アプローチを用いて、ELFMによるプラスチック廃棄物の回収が実現可能で、環境的に持続可能であること、そして適切な処理によって生成される二次製品の特性と価値を高めることができることが示されています。
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参考文献
[1] Jones, P.T., et al (2013). Enhanced Landfill Mining in view of
multiple resource recovery: a critical review. J. Clean. Prod.
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0959652612002442
[2] Pecorini, I. and Iannelli, R. et al (2020). Characterization of Excavated Waste of Different Ages in View of Multiple Resource Recovery in Landfill Mining.
Sustainability.
https://www.mdpi.com/2071-1050/12/5/1780
[3] Schwarzböck, T. et al (2016. Determining the amount of waste plastics in the feed of Austrian waste-to-energy facilities. Waste Manag. Res.
https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0734242X16660372
[4] Canopoli, L. et al (2018). Physico-chemical properties of excavated plastic from landfill mining and current recycling routes. Waste
Manag.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956053X18301855?via%3Dihub
[5] Wolfsberger, T. et al (2015). Landfill mining: Resource potential of Austrian landfills - Evaluation and quality assessment of recovered municipal solid waste by chemical analyses. Waste Manag. Res.
https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0734242X15600051
[6] Ferrari, A.M. et al (2020). Environmental life cycle assessment of the recycling processes of waste plastics recovered by landfill mining. Waste Manag.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956053X20304268?via%3Dihub
