A polisztirol életcikluselemzése* Dr. Tóthné Szita Klára**- Szabó P. Balázs*** **Miskolci Egyetem ***Szegedi Tudományegyetem Szegedi Élelmiszeripari Főiskolai Kar Élelmiszertechnológia és Környezetgazdálkodási Tanszék
Abstract This paper investigates the environmental load of Polystyrene (PS), by LCA as a reference product of biodegradable packaging. Functional unit is 1000 pieces trays. The main modules are the following in the life way: PS production, tray production, food packaging, and waste treatment. The analysis requires a very compound work, especially in phase of the data colleting. The assessment use both of domestic and international date in every phases, a lot of consultations, interview but there were missing data too. The main conclusions: the biggest environmental load is connecting to PS production; the waste treatment has the least level load, and the assessment requires a revision. Bevezetés Az élelmiszeripar környezetterhelése részben a csomagolásokkal függ össze. A csomagolás a termék minőségének megőrzése, védelme, a környezetvédelme, a szállítás, raktározás megkönnyítésének és a fogyasztói tájékoztatás egyik fontos eszköze. (MÉK). A fogyasztói szokások és jövedelemviszonyok változásával az utóbbi években a kisebb kiszerelésű, előre csomagolt termékek aránya folyamatosan nő - amit a lakosság szívesen vásárol, mert a vákuumcsomagolásban a termék hosszabb ideig eltartható, az átlátszó fólia alatt látható, stb. de így a termékegységre jutó csomagolások aránya nő, ami a praktikusság nyújtotta előnyökkel szemben a csomagolási hulladékok nagyarányú megnövekedését, és környezetszennyezést eredményez. A kis kiszerelés kedvező az élelmiszergyártóknak, előnyös a műanyaggyártónak, de terheli a környezetet. A polisztirol kiválasztását indokolja: Felhasználása az utóbbi években jelentősen (40 %) nőtt, széles körben kerül alkalmazásra több élelmiszeripari ágazatban is, elterjedten alkalmazzák a kereskedelemben, vendéglátóiparban, mert praktikus, könnyen kezelhető és a termék kezelésénél, minőségmegőrzésénél fontos szerepet játszik. A kifejlesztésre kerülő biológiai csomagolóeszköz (tálca vagy doboz) hasonló funkciók betöltésére lesz alkalmas elsősorban a gyümölcs, zöldség kiszerelésénél. A polisztirol életciklus elemzésének elkészítésénél törekedtünk hazai adatok összegyűjtésére, ennek hiányában viszont felhasználtuk az Európai Műanyag Gyártók Szövetsége által hozzáférhető adatokat. Funkcióegység meghatározásánál 1000 db tálca az, amely funkcióegységként szolgál. Természetesen a tálcák méretei, a PS típusa is különböző, ezért fontos lenne, hogy az élelmiszeriparban, a forgalomban illetve használatban levő valamennyi típus összegyűjtésre kerüljön, azok pontos tömege, mérete és jellemző tulajdonsága ismert legyen, hogy a későbbiekben mindez összehasonlítható legyen és a fejlesztések környezeti hatását objektíven értékelni lehessen. A funkció egység meghatározása természetesen csak a polisztirol termék esetében érvényes. Mert akkor, amikor a technológiai folyamathoz illetve a * 4/005/2001 NKFP „Az élelmiszerfeldolgozás és forgalmazás környezetterhelésének csökkentése” projekt
tálcás szárazárúk környezeti hatására vagyunk kíváncsiak, a kiszerelt termék környezeti hatásait is vizsgálni kell. Minél kisebbek a kiszerelési egységek, annál nagyobb az élelmiszertermék 1kg-jára vetített fajlagos környezetterhelés, Hiszen sok esetben a tálcák átlagos mérete akár 1kg termék befogadására is alkalmas. Az életciklus elemzést az alábbi általánosan elfogadott technológiai séma alapján lehet elvégezni, szem előtt tartva az életcikluselemzés készítés szabványos műveleti lépéseit. Célmeghatározás A polisztirol tálcák környezeti hatásának meghatározása, részletes életciklus elemzés segítségével. Ez egy bölcsőtől a sírig elemzés, amely a nyersanyag kitermeléstől a hulladékok lehetséges kezelési megoldásait is tartalmazza. Az elemzés a SimaPro 4.0 verziójának alkalmazása révén készül el. A vizsgált rendszer ebben a folyamatban az alábbiakat tartalmazza: Alapanyag előállítás (különböző típusú polisztirolok: GPPS, HIPS, EPS) Tálca előállítás Élelmiszeripari csomagolás Hulladékkezelési megoldások elemzése (hazai és, külföldi esettanulmányokra épült) Módszer Funkcióegység a folyamat egészére tekintve 1000 db (adott méretű) tálca lesz. A technológiai folyamathoz tartozó egyes modulokban azonban ettől eltérő funkció egységek kerülnek meghatározásra a praktikum szempontjai alapján, az alábbiak szerint: Alapanyag előállítás: funkcióegység 1 kg PS Tálca előállítás 1000 db tálca pontosan megadott mérettel, tömeggel Élelmiszeripari csomagolás (éves gyártott mennyiség alapján 1 kg termékhez szükséges tálca db ill. kg) Hulladékkezelés (kg) A vizsgálat az alábbi sematikus technológia folyamat figyelembevételével készül. A folyamathoz kapcsolódó adatigény: lehetőleg üzemi gyakorlatra épített, mért, számított, és lehetőleg verifikált adat. Az elemzés egyik legkritikusabb területe, az adatgyűjtés, hiszen a megfelelő minőségű és mennyiségű adat beszerzése nehézkes, és egyben az LCA legidőigényesebb szakasza. Ezért a vizsgálat elvégzése érdekében irodalmi adatok is felhasználhatók, amely részben az APME (Európai Műanyaggyártók Szövetsége) által készített átlagadat, vagy valamelyik hazai gyártó által szolgáltatott adat. Ebből következően az elemzés kevert adatokkal dolgozik. Az általunk vizsgált rendszer bölcsőtől a sírig tartó hatását tehát a műanyagipar alapanyagelőállításától kezdve végig követjük, egészen a hulladékok kezelésével bezárólag. A polisztirol életciklusa összetett rendszert alkot, ezért az adatgyűjtést és az elemzést is a fenti alapanyaggyártás - termékgyártás - használat - lerakás lépéseknek megfelelően külön-külön modulokban végezzük el (1. ábra). Ezek a folyamatok ugyanis külön iparágakhoz tartoznak és az adatgyűjtést némileg egyszerűsítik.
1. ábra A vizsgált rendszer modulokra bontása Tekintettel arra, hogy a polisztirol leggyakrabban 3 különböző terméktulajdonsággal készülhet, az alábbiakban modulonként haladva vizsgáljuk a technológiai folyamatokat és összehasonlítjuk a leltártáblákat mindhárom PS típusra. Ebből legbonyolultabb az 1. Modul, a vegyiparhoz kapcsolódó polisztirol alapanyag előállítás. A legrészletesebb irodalmi adatok az alapanyaggyártásra vonatkozóan találhatók, sajnos ezek nem hazai források. A hazai polisztirolgyártásban – a százhalombattai gyártó a legjelentősebb, ahol alapanyag előállítás is folyik, de nem élelmiszeripari célra. A hazai műanyag termékgyártók import alapanyaggal dolgoznak, olasz, belga, vagy német polisztirolból állítják elő a csomagolóanyagokat, csomagolóeszközöket. Ezért, az élelmiszeripari PS tálcák elemzésénél az APME adatai helytállóak, hiszen az importalapanyag gyártói az APME csoporthoz tartoznak, és az APME leltáradatai szerinti környezetterhelés gyűrűzik be a magyar élelmiszeriparba is. Eredmények Az összesített input adatok mutatják, hogy bizonyos komponensekben nincs különbség az egyes PS típusok előállítása során, más komponensekben viszont néhány százalékos eltérés mutatkozik. Ha a leltártáblában a 20 mg/kg alatti komponenseket nem vesszük figyelembe, és grafikusan ábrázoljuk az egyes típusok bruttó inputjait, látszik, hogy a nyersolaj és földgáz a domináns komponens, az összes anyag input 80 %-át adja. Ezen kívül a levegő, nitrogén, mészkő és a bauxit a nagyobb mennyiségű input.
2 500 000 2 000 000 1 500 000 mg/kg 1 000 000 500 000 0 HIPS
GPPS
EPS
Nyersolaj
Kondenzált gáz
Szén
Fémipari szén
Lignit
Tőzeg
Biomassza
levegő
bauxit
Bentonit
CaSO4
vas
Mészkő
Nitrogén
Oxigén
homok
pala
NaCl
Kötött kén
Elemi kén
egyéb
1. ábra A polisztirol típusok inputjai Fontos inputoldali komponens a víz, amely nem szerepelt az előző táblázatban. Minden esetben igaz, hogy 1 kg polisztirol előállítása több százszoros vízigénnyel párosul.
2. ábra A polisztirol tálca gyártás környezeti hatásának értékelése Az életciklus elemzés értékelő összefoglalása A környezeti hatások modulonként összesítve a vegyipartól a hulladékgazdálkodás irányába csökkenő környezetterhelést mutatnak. Összesen: 3589,57 - 4517,96 mPt.
Alapanyaggyártás
Tálcagyártás
261,73-228,51 mPt/kg
36,9-467 mPt
Csomagolás
Hulladékkezelés
125 mPt
16, 33 µPt
3427,65 3925,95mPt/unit
Ez az eredmény számunkra is nagyon meglepő, és ellentmond mindazon feltételezéseknek, amit a hulladékokról tudunk. Az elemzés lefolytatása után a következő megállapítás tehető: o A polisztirol tálcák élelmiszeripari célú felhasználásához tartózó környezetterhelés alapvetően az alapanyaggyártáshoz kapcsolódik. Az alapanyagból gyártott tálcák környezetterhelése egy nagyságrenddel kisebb, az élelmiszeripari felhasználásból származó terhelés kb. egyharmada a tálca gyártás környezeti hatásának. Ehhez képest a hulladékkezelés meglepően alacsony környezeti hatást mutatott a feltételezett 10 %os visszaforgatás és 60 %-os lerakás valamint 30 %-os égetés mellett. o Tekintettel arra, hogy ezek az adatok voltak a leghiányosabbak az összehasonlító elemzéseknél még egyszer szükséges visszatérni és felülvizsgálni az adatokat. Összefoglalás A polisztirol életciklus elemzésének elvégzése és az LCA gyakorlati alkalmazása rendkívül körültekintő munkát igényelt. Tanulmányozni kellett az alapanyaggyártás technológiáját, a polisztirol előállításának folyamatát és a jelenlegi tendenciákat. Tanulmányozni kellett a hazai műanyagipar helyzetét és ezen belül a PS gyártást. Fel kellett venni a kapcsolatot az adatszolgáltatókkal, ami korántsem volt zökkenőmentes. Ebben az elemzésben főként műanyagipari üzemektől igyekeztünk adatot kérni és kapni. Szakmai konzultációkat folytattunk több műanyagipari szakemberrel. Adatokat gyűjtöttünk baromfiiparban, főként a csomagolásra vonatkozóan. Vizsgáltuk a hazai műanyaghulladék feldolgozásának helyzetét. A lerakott hulladékokban csupán 1 % a PS hulladék. A szelektíven gyűjtött polisztirol elvileg visszaforgatható, újrahasznosítható, amelyben a kritikus kérdés maga a gyűjtés. A polisztirol másik hasznosítási lehetősége az energiacélú hasznosítás, amellyel nem a talajt terhelnék, hanem energiát lehetne vele megtakarítani. Felhasznált irodalom Boustead,I. (1999): Eco-profiles of plastics and related intermediates Methodology The European Centre for plastics in the Environment of APME, Brussels (http://www.apme.org) Mayne, Niel, Herbert Fish (2002): The use of eco-efficiency assessments to determine the optimum recovery options for different plastics waste stream – APME R’ 02 Integrated Reseorces Management – Palexpo- Geneva GM (2002): Műanyagok http://www.gm.hu CEN Report CR 13910:2000 Packaging - Report on Criteria and methodologies for life cycle analysis of packaging
