Characteristic properties and recyclability of aluminium beverage cans and coffee capsules

Abstract

Recycling is an effective way to reduce environmental pollution. Recycled aluminium uses 95% less energy than primary production. Therefore, there is a high demand for more efficient recovery technologies. Aluminium is used in transportation, consumer products, and electronics. Short life cycles, thin walls, and surface coatings make aluminium recycling difficult. This study focuses on UBCs and coffee capsules' properties and recyclability (CCs). A lab-scale electrical resistance heating chamber furnace was used for the de-coating and remelting experiments. The coatings were characterized using Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive Spectroscopy (SEM/EDS). As a result of the study, it was found that thermal pre-treatment temperature is more critical for alloys that have high Mg content due to their oxidation tendency. Suitable thermal pre-treatment temperature was observed between 520 to 550 °C for the samples. On the other hand, when the volatile organic content of the scraps was analyzed, it was observed that clean UBCs and CCs contain 2.2% and 9% volatile organic content, respectively, but it can be increased with increasing drink rest inside of it. A result of these experiments shows that the metal yield can differ up to 3.5% due to the drink residues (sugar). Also, it was observed that high-density pressing of the samples prior to the de-coating process increases the amount of the entrapped carbonaceous materials and decreases the de-coating efficiency. Finally, it was observed that samples with low wall thicknesses should be remelted under a salt flux to prevent oxidation and allow coalescence.

Geri dönüşüm, çevre kirliliğini azaltmanın etkili yollarından biridir. Alüminyum geri dönüşümü, birincil üretime kıyasla enerji tüketimini %95'e kadar azaltabilir. Bu nedenle, daha verimli kurtarma teknolojilerine yüksek talep var. Alüminyum tüketimi ulaşım, tüketim ürünleri ve elektrikli ekipmanlar gibi birçok sektörde artış göstermiştir. Ambalaj ürünlerinde kullanılan alüminyumun geri dönüşümü, kısa yaşam döngüleri, düşük duvar kalınlıkları ve yüzeydeki kaplama malzemeleri nedeniyle zor olabilir. Kaplamalar, kaplama malzemesine ve baz alaşımına bağlı olarak farklı etkilere sahip olabilir. Bu çalışma, alüminyum içecek kutuları ve kahve kapsüllerinin karakteristik özelliklerine ve geri dönüştürülebilirliğine odaklanmaktadır. Kaplama çözme ve yeniden eritme deneyleri için laboratuvar ölçeğinde bir elektrik dirençli ısıtma odası fırını kullanıldı. Kaplamalar, Enerji Dağılım Spektroskopisi (SEM/EDS) kullanılarak karakterize edildi. Çalışma sonucunda, oksidasyon eğiliminden dolayı yüksek Mg içeriğine sahip alaşımlar için ısıl ön işlem sıcaklığının daha kritik olduğu tespit edilmiştir. Deneylerde kullanılan numuneler için uygun ısıl ön işlem sıcaklığı 520 ile 550 °C arasında gözlemlenmiştir. Öte yandan hurdaların uçucu organik içeriği incelendiğinde, temiz UBC'lerin ve CC'lerin sırasıyla %2,2 ve %9 uçucu organik içerik içerdiği, ancak içindeki içecek artıklarının artmasıyla artırılabileceği görülmüştür. Bu deneyler sonucunda, içecek artıkları (şeker) nedeniyle metal veriminin %3.5'e kadar değişebileceğini göstermektedir. Ayrıca numunelerin kaplamadan arındırma işleminden önce yüksek yoğunlukta preslenmesinin, tutulan karbonlu malzeme miktarını arttırdığı ve kaplama verimini azalttığı görülmüştür. Son olarak, oksidasyonu önlemek ve kaynaşmayı sağlamak için düşük duvar kalınlıklarına sahip numunelerin bir tuz akışı altında yeniden eritilmesi gerektiği gözlemlendi.