ガラスのリサイクル

さまざまな色のボトル
混合色ガラスカレット
異なる色の容器用の公共ガラス廃棄物収集場所

ガラスのリサイクルとは、廃ガラスを収集、処理し、新しい製品に再製造する包括的なプロセスです。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] リサイクルされたガラス材料はカレットと呼ばれ、[ 4 ] ガラス製造において重要な原料として機能し、ガラス製造工程におけるエネルギー消費と環境への影響を削減します。 [ 5 ]カレットは、ガラス炉で再溶解するために準備されたリサイクル材料です。この材料は、その起源と処理経路に基づいて、2つの異なるカテゴリに分類されます。

  • 内部カレットは、ガラス製造工程で発生する製造廃棄物で構成されており、品質管理の不合格品、生産移行時の材料（色や仕様の変更など）、消費者市場に届くことのない製造端材などが含まれます。
  • 外部カレットは、組織的なリサイクル プログラムを通じて収集された産業廃棄物および消費者廃棄物のガラスを表し、ガラス製品メーカーからの使用前カレットと、エンド ユーザーから収集された使用済み容器および製品からの使用後カレットの両方が含まれます。

これらのカテゴリの区別は、廃棄物の分類と廃棄物処理基準にとって非常に重要です。外部カレットは、消費者の使用や収集プロセスによる潜在的な汚染の可能性があるため、より広範な処理と品質管理措置が必要となるためです。

リサイクルするには、ガラス廃棄物を浄化し、汚染物質を除去する必要があります。その後、最終用途や地域の処理能力に応じて、サイズや色ごとに分別する必要がある場合もあります。ガラスはリサイクル後も色が保持される傾向があるため、多くのリサイクル業者は色ごとにガラスを分別して収集しています。消費者向け容器に最もよく使用される色は、透明（フリント）ガラス、グリーンガラス、茶色（アンバー）ガラスです。ガラスは通常の使用では劣化しないため、リサイクルに最適です。

多くの収集地点では、透明（フリント）、緑、茶色（アンバー）の廃棄物用に別々のゴミ箱が設置されています。ガラス再処理業者が新しいガラス容器を製造する場合は、色による分別が必要です。リサイクルされたガラスがさらにガラスに加工されない場合、またはガラス再処理業者が最新の光学選別装置を使用している場合は、収集地点での色による分別は不要です。パイレックスガラスやホウケイ酸ガラスなどの耐熱ガラスは、ガラスリサイクルの流れに投入してはなりません。なぜなら、そのような材料が少しでも含まれていると、再溶解時に炉内の流体の粘度が変化するからです。[ 6 ]

外部カレットの処理

外部カレットを生産に使用するには、汚染物質を可能な限り除去する必要があります。典型的な汚染物質は以下のとおりです。

  • オーガニック：紙ラベル、コルク
  • 無機物：プラスチックキャップおよびリング、金属キャップ、石、セラミック、磁器、平らなガラスや合わせガラスのPVB（ポリビニルブチラール）およびEVA（エチレンビニルアセテート）箔
  • 金属：鉄金属および非鉄金属
  • 耐熱ガラス（例：パイレックス食器）および鉛ガラス（例：鉛含有クリスタル）

精製の様々な段階で人力または機械を活用できます。ガラスはガラスよりも高温で溶解するため、無機物の分離、耐熱ガラスおよび鉛ガラスの除去が不可欠です。最新のリサイクル施設では、乾燥システムと光学選別機が使用されています。自動選別で最高の効率を得るには、投入材料をサイズ分けし、洗浄する必要があります。プロセスの要件に応じて、複数の自由落下式またはベルトコンベア式選別機を使用できます。光学選別機では、異なる色の選別が可能です。

ガラス容器へのリサイクル

「Tidyman」シンボルのバリエーション。ガラスのリサイクルを奨励することを目的とした。

ガラス瓶やジャーは無限にリサイクル可能です。[ 7 ]製造においてリサイクルガラスを使用すると、原材料を節約し、エネルギー消費を削減できます。[ 8 ]原材料を溶かすために必要な化学エネルギーはすでに消費されているため、カレットを使用すると、シリカ (SiO 2 )、ソーダ灰 (Na 2 CO 3 )、炭酸カルシウム (CaCO 3 ) から新しいガラスを製造する場合と比較して、エネルギー消費を大幅に削減できます。バージン原材料からのソーダ石灰ガラスは理論的には約 2.671 GJ/トンであるのに対し、100% ガラスカレットを溶かすには 1.886 GJ/トンが必要です。[ 9 ]一般的な規則として、カレット使用量が 10% 増加するごとに、溶解工程で 2～3% のエネルギー節約になり、理論上は最大 30% のエネルギー節約が可能です。[ 9 ]廃ガラス1トン（1,000kg）を新しい製品にリサイクルすると、新しいガラスの製造時に大気中に放出される二酸化炭素を315キログラム（694ポンド）削減できます。 [ 10 ]しかし、ガラスをリサイクルしても再溶解プロセスを避けることはできません。このプロセスは、製造時のエネルギー消費の75％を占めています。[ 11 ]

他の製品へのリサイクル

リサイクルガラスをコンクリートの骨材として使用することが普及しており、ニューヨークのコロンビア大学では大規模な研究が行われています。リサイクルガラスはコンクリートの美観を大幅に向上させます。最近の研究では、リサイクルガラス骨材を使用したコンクリートは、ガラス骨材の熱特性により、長期的な強度と断熱性が向上することが示されています。[ 12 ]ガラスをリサイクルせずに粉砕することで、埋め立て地に送られる廃棄物の量を減らすことができます。[ 13 ] [ 6 ]廃ガラスは、路盤の骨材として使用することで埋め立て処分を回避できる可能性があります。[ 8 ]

ガラス骨材は、細かく砕かれた様々な色の混合物で、多くの建設プロジェクトや公共事業プロジェクトで砂利や砕石の代用として使用されており、プロジェクトの規模に応じてコストを削減します。ガラス骨材は鋭利ではありません。多くの場合、州運輸局が使用方法、サイズ、使用量の割合に関する仕様を定めています。一般的な用途は、下水管、雨水管、飲料水管の周囲に配置され、表面から重量を移動してパイプを保護するパイプベッドです。もう 1 つの一般的な用途は、コンクリートの床を基礎と同じ高さにするための充填材です。発泡ガラス砂利は、他の有用な特性を備えた軽量の骨材を提供します。

リサイクルガラスのその他の用途は次のとおりです。

混合廃棄物は、材料回収施設または機械的生物処理システムから収集される場合があります。一部の施設では、電気光学選別装置を用いて混合廃棄物を色分けすることができます。

建設におけるリサイクルガラス

リサイクルされたガラス廃棄物の代替市場には、建設部門（道路舗装工事、アスファルトの骨材、パイプ敷材、排水または充填骨材としてガラス廃棄物を使用）、セメントおよびコンクリートの製造（骨材としてガラス廃棄物を使用）、[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]セメントの部分的な代替、[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]セメントと骨材を同じ混合物で部分的な代替[ 20 ]またはセメント製造の原料、[ 20 ]装飾用骨材、[ 21 ]研磨剤、[ 22 ]またはろ過媒体[ 23 ]などがあります。

道路舗装におけるリサイクルガラス

本研究では、ビクトリア州の家庭および産業廃棄物のガラス流から生成された、異なる粒度曲線を持つ3つの異なるリサイクルガラスサンプルを調査し、土質工学用途での建設資材としての使用を調査しました。統一土壌分類システム（USCS）によると、微細リサイクルガラス（FRG）と中程度のリサイクルガラス（MRG）は良粒度（SW-SM）に分類され、粗いリサイクルガラス（CRG）は不良粒度（GP）に分類されました。リサイクルガラスの比重は、天然骨材よりも約10％低かったです。MRGはFRGと比較して最大乾燥単位重量が高く、最適含水率が低いことがわかりました。LA摩耗試験では、FRGとMRGは建設および解体資材と同様の摩耗抵抗を示しましたが、CRGはより高い摩耗値を示しました。圧縮後分析ではFRGとMRGの安定性が示されましたが、CRGは粒子形状と吸湿性の問題により圧縮挙動が不良でした。CBRおよび直接せん断試験では、MRGはFRGと比較して優れたせん断抵抗とわずかに高い内部摩擦角を示しました。これらの結果は、圧密排水三軸せん断試験によって確認され、FRGとMRGは土質工学用途において天然の砂利混合物と同様の挙動を示すことが示唆されました。透水係数試験では、FRGとMRGは中程度の透水性と良好な排水性を示しました。また、EPAビクトリア州の充填材に関する要件への適合も確認されました。全体として、本研究は、様々な土質工学用途におけるリサイクルガラスの使用を支持しています。[ 24 ]

レンガにリサイクルガラスを使用

ポリマーコンクリートは、工業用床材として一般的に使用されている材料で、石灰セメントの代わりにポリマー（典型的には樹脂）を結合剤として使用します。研究者らは、ポリマーコンクリートの製造において、粉砕した再生ガラスを砂の代替品として使用できることを発見しました。 [ 25 ]研究によると、砂の代わりに再生ガラスを使用することで、特にサービスステーション、フォークリフトの作業場、空港など、交通量 の多い場所での工業用床材やインフラ排水に適した、強度が高く耐水性の材料が生成されます。[ 25 ]

課題

廃棄物と回収プロセスは改善されてきたものの、課題としては次のようなものがある。[ 26 ]

  • 不便なときにリサイクルするインセンティブが欠如している。オプトインやサブスクリプションモデルでは参加率が低い。
  • 資源回収施設の料金上昇と廃棄物管理業界からの圧力により、一部の自治体では路上リサイクルからガラスを除外している。
  • 割れたり砕けたりしたガラスは、輸送や選別に使用される車両や機械に非常に大きな摩耗を引き起こします。
  • リサイクル義務の欠如と高いレベルの汚染により、かなりの量の材料が埋め立て地に廃棄されています。
  • 多くのMRF（材料回収施設）では、埋め立て処分料金が低いため、ガラスを埋め立て地に送る動機となっています。
  • 特定の領域における能力不足は、市場の需要を満たす能力を妨げ、材料回収施設への投資意欲を減少させます。
  • 一部の地域では、他の最終市場からのカレットの需要が強く、ガラス容器の供給量が減少しています。
  • カレットの供給源と市場の間の距離により、長距離輸送が必要になります。
  • バージン原料はカレットよりも安価であることが多く、時には20%ほど安くなることもあります。[ 27 ]

国別

ヨーロッパ

容器ガラスコレクション
国2021年[ 28 ]
 オーストリア87%
 ベルギー114%
 ブルガリア78%
 クロアチア59%
 キプロス52%
 チェコ共和国81%
 デンマーク88%
 エストニア78%
 フィンランド91%
 フランス82%
 ドイツ84%
 ギリシャ36%
 ハンガリー38%
 アイルランド84%
 イタリア85%
 ラトビア70%
 リトアニア63%
 ルクセンブルク99%
 マルタ63%
 オランダ87%
 ノルウェー90%
 ポーランド73%
 ポルトガル54%
 ルーマニア64%
 スロバキア74%
 スロベニア98%
 スペイン73%
 スウェーデン88%
  スイス95%
 イギリス74%
 ヨーロッパ80%

ドイツ

2004年、ドイツでは211万6千トンのガラスがリサイクルされました。ビールや炭酸水、ソフトドリンク（Mehrwegflaschen）など、多くの飲料には再利用可能なガラスボトルまたはプラスチックボトル（PETボトル）が利用可能です。ボトル1本あたりのデポジット（Pfand）は0.08～0.15ユーロです。リサイクル可能だが再使用できないプラスチックボトルの場合は0.25ユーロです。詰め替えられないガラスボトルにはデポジットはかかりません。

デポジット不要のボトルは、白、緑、茶色の3色で回収されます。

オランダ

デポジット不要のボトル（グラスバック）を回収する最初のボトルバンクは1972年にザイストに設置されました。ガラスは白、緑、茶色の3色で回収されます。[ 29 ]詰め替え可能なビール瓶はスーパーマーケット に返却するとデポジットがかかります。[ 30 ]

イギリス

ウィーンでガラスリサイクルコンテナを空にする車両

イギリスでは、ショッピングセンターの近くや公共施設、近隣地域でボトルバンクとして知られるガラス回収地点が非常に一般的です。最初のボトルバンクは、 1977年6月6日に当時のガラス製造者連盟会長であったスタンレー・レースCBEとロン・イングランドによってバーンズリーで導入されました。 [ 31 ]開発作業はエネルギー省によってスティーブニッジのウォーレン・スプリング研究所（現在はハーウェルのAERA）とブロックスボーンのナジング・ガラス工場で行われ、90%を超えるリサイクルガラスから使用可能なガラス製品が製造できるかどうかが証明されました。混合物内の不要な金属キャップを磁石を使って取り除く必要があることがわかりました。

ボトルバンクは、紙、金属、プラスチックなどの他のリサイクル可能な廃棄物の収集場所の横に設置されるのが一般的です。地方自治体の廃棄物収集業者は通常、大型ガラス容器を含むあらゆる種類の廃棄物を一箇所に集約しています。

2007年にはイギリスに5万以上のボトルバンクがあり、年間75万2000トンのガラスがリサイクルされていました。[ 32 ]

アジア

インド

毎年約45%のガラス廃棄物がリサイクルされています。デポジット不要のボトルは通常、透明、緑、茶色の3色で回収されます。[ 33 ]

北米

アメリカ合衆国

米国では州や地方自治体レベルで法律が制定されており、大規模な自治体では独自のシステムを設けていることが多いため、リサイクル率や廃棄物収集方法は地域によって大きく異なる。多くの都市ではカーブサイド・リサイクルを実施している。これは、住民が専用の容器に入れて自宅前に置き、資源回収施設に運ぶ家庭ごみを週ごとまたは隔週で収集することを意味する。これは通常、シングルストリーム・リサイクルであり、不純な製品を生み出す。これが、2019年時点で米国のリサイクル率が約33%であるのに対し、一部の欧州諸国では90%である理由を部分的に説明している。[ 34 ]欧州諸国では、最低限のリサイクルガラス含有量が求められており、より均一な資源の流れを提供するデポジット・リターン・システムが普及している。[ 35 ] 米国の多くの地域では人口密度が低く距離が長く、重いガラスの輸送コストもかかるため、近くに買い手がいない場所ではリサイクルは本質的に経済的ではない。[ 35 ]

アパートの居住者は通常、共有のコンテナを使用します。これらのコンテナは、市や民間のリサイクル業者が収集する場合もありますが、民間のリサイクル業者は独自のリサイクルルールを設けている場合もあります。ガラスは、割れたガラスが後に混ざったリサイクル材を手作業で選別する作業員にとって危険となるため、専用のコンテナに分別される場合もあります。選別されたリサイクル材は、その後、新しい製品の製造に使用するために企業に販売されます。

1971年、オレゴン州は炭酸飲料（ビールやソーダなど）の購入者に容器1つにつき5セント（2017年4月に10セントに増額）の保証金を支払わせる法律を可決しました。この保証金は、容器をリサイクルに返却すれば返金されます。この法律はその後、ニューヨーク州やカリフォルニア州を含む9つの州で模倣されました。保証金法を制定している州の略語は、条件を満たすすべてのボトルと缶に印刷されています。これらの容器保証金法を制定している州では、ほとんどのスーパーマーケットが保証金の返金手続きを自動化しており、容器が挿入されるとそれを数え、返却された容器の数に応じて店舗で引き換えられるクレジット券を発行する機械を設置しています。小さなガラス瓶（主にビール）は、瓶が挿入されると、これらの保証金返金機の中で1本ずつ割れます。機械内部の大型の車輪付きホッパー（およそ1.5m×1.5m×0.5m）は、従業員が空にするまで割れたガラスを収集します。全国的なボトル払い戻し制度では、デポジットが必要なガラス容器の80%が回収されています。[ 8 ]

この分野の主要企業には、全米47施設向けに使用済みガラスを購入しているストラテジック・マテリアルズ社があります。[ 36 ]ストラテジック・マテリアルズは、ガラスのリサイクルに関する誤解を正す取り組みを行ってきました。[ 37 ]オーウェンズ・イリノイ社などのガラスメーカーは、最終的にリサイクルガラスを製品に使用しています。ガラスリサイクル連合は、ガラスのリサイクル改善に取り組む企業と利害関係者のグループです。[ 38 ]

オセアニア

オーストラリア

2019年、オーストラリアの多くの都市は、数十年にわたる不十分な計画と最小限の投資の後、ガラスのリサイクルプログラムを縮小し、プラスチックの使用に移行しています。[ 39 ]

長年にわたり、オーストラリアではガラス容器の返却デポジット制度を設けている州は1州だけでした。他の州もガラスデポジット制度の導入を訴えましたが、失敗に終わりました。[ 40 ]近年、この状況は劇的に変化し、南オーストラリア州で最初に導入された制度に続き、ニューサウスウェールズ州[ 41 ] 、クイーンズランド州[ 42 ] 、オーストラリア首都特別地域[ 43 ] 、ノーザンテリトリーでも容器デポジット制度が法制化され、西オーストラリア州（2020年）、タスマニア州（2022年）、ビクトリア州（2023年）でも制度導入が計画されています。

アフリカ

南アフリカ

南アフリカでは、ビール、スピリッツ、リキュールの瓶を含む効率的なリターナブルボトルシステムが導入されています。南アフリカで製造されたボトルや瓶には、少なくとも40%の再生ガラスが含まれています。[ 44 ]

ライフサイクル分析

ライフサイクル分析（LCA）は、製品やプロセスの生態学的評価を行う方法です。[ 45 ]

ガラスのライフサイクルは、原材料の抽出から配送、最終消費者による使用、そして廃棄・埋め立てまで続きます。経済と環境を守る観点から、研究者たちはこのライフサイクルの直線性を排除し、原材料の抽出と最終消費後の埋め立てを最小限に抑える循環型／閉ループのライフサイクルを実現しようと取り組んでいます。[ 45 ] ガラスは環境中で分解するのに最長数百万年、埋め立て地ではさらに長い時間がかかりますが、簡単にリサイクルできます。それにもかかわらず、ガラスのリサイクル率はまだ限られています。EUではガラスの70％がリサイクルのために回収されているのに対し、米国ではわずか30％です。[ 11 ]したがって、世界中でガラスの回収率を向上させることで、ガラスのリサイクル性を向上させることができます。

ゆりかごからゆりかごへの分析

クレードル・トゥ・クレードル分析は、製品のライフサイクル全体にわたる持続可能性を評価するアプローチです。この分析では、デザイン品質の定義を拡張し、経済、環境、社会へのプラスの影響も考慮に入れています。ガラスのクレードル・トゥ・クレードル分析では、ガラスのライフサイクルの中で最も影響力のある段階は原材料の使用段階であることが示されました。そのため、この製品の持続可能性は、使用済みガラスをリサイクルして二次原材料を製造することで、この製造段階を省くことに重点を置いています。[ 46 ]

規制の枠組み

  • 廃棄物枠組み指令（2008/98/EC）は、ガラスを含む建築廃棄物の再利用とリサイクルに関する具体的な目標を定めています。高いレベルのリサイクルは、欧州の資源効率の鍵となると定義されています。
  • 指令 1999/31/EC の改訂版では、透明ガラス板および複層ガラスユニットの埋め立て処分の禁止を導入する必要があります。

ISO

ISO 81.040規格には、ガラスに関する国際規格が含まれています。この規格は4つの章に分かれています。

その他の関連 ISO 規格:

参照

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