Biodegradabilní plasty a plastové odpady, jejich úprava, zhodnocení, odstranění

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav aplikované a krajinné ekologie

Biodegradabilní plasty a plastové odpady, jejich úprava, zhodnocení, odstranění Bakalářská práce

Vedoucí práce: Mgr. Ing. Magdalena Vaverková, Ph.D. Brno

Vypracoval: Jan Zloch 2011

ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE

PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma BIODEGRADABILNÍ PLASTY A PLASTOVÉ ODPADY, JEJICH ÚPRAVA, ZHODNOCENÍ, ODSTRANĚNÍ vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.

dne ……………………….

podpis ……………………

PODĚKOVÁNÍ Nejdříve bych na tomto místě chtěl velmi poděkovat vedoucí mé bakalářské práce, paní Mgr. Ing. Magdaleně Vaverkové, Ph.D, za její vstřícnost, čas a ochotu pomoci, za odborné vedení práce a cenné rady, které mi během zpracování práce poskytla. Touto cestou věnuji poděkování také i Bc. Ing. Adamcové Daně, Ph.D, která při mých konzultacích s vedoucí přispívala cennými radami. V neposlední řadě děkuji nejbližší rodině za jejich trpělivost, pochopení a podporu během studia.

ABSTRAKT Tato bakalářská práce je zaměřena na problematiku plastového odpadu. Věnuje se charakteristice odpadních plastů, obsahuje rozdělení polymerů a výčet jejich vlastností i využití. Dále je v práci stručně popsané možné nakládání s plasty, které se staly odpadem, a jejich vliv na životní prostředí. Druhá část práce řeší charakteristiku biodegradabilních plastů. Zde jsou popsány základní pojmy spojené s biodegradací včetně vysvětlení jejich podstaty. V této části je uvedeno jejich využití, a tak jako v první části, i možné způsoby nakládání s daným odpadem. V poslední části práce je nad rámec zadání připojen výzkum týkající se ověření stupně degradace plastů označovaných jako kompostovatelné, degradovatelné nebo 100% biodegradabilní, kde je popsán jeho průběh a vše s tím spojené. Samotný konec práce je uzavřen zhodnocením a úvahou o možném vlivu řešeného materiálu na životní prostředí. Klíčová slova: degradace; kompostovatelnost; polymer; bioplast; životní prostředí.

ABSTRACT This bacalor thesis is focused on plastic waste issue. It deals with the characteristics of the waste plastics containing polymers division and list of their properties and uses. The thesis also briefly describes possible dealing with waste plastics that have become waste and their impact on the environment. The second part of the bacalor thesis deals with the characterization of the biodegradable plastics. There are described the basic terms associated with biodegradation including an explanation of their nature. In this part is described their utilization and as in the fisrt part possible ways of dealing with the waste. In the last part is beyond the task attached research regarding verification of level of degradation of plastics known as compostable, degradable or 100% biodegradable. There is described the process and everything attached with this. The end of the work is closed by evaluation and consideration of the possible effects of the used material on the environment. Keywords: Degradation; Compostability; Polymer; Bioplastic; Natural environment.

OBSAH

1

ÚVOD....................................................................................................................8

2

CÍL PRÁCE ...........................................................................................................9

3

LITERÁRNÍ PŘEHLED ...................................................................................... 10 3.1

Charakteristika plastových odpadů ............................................................... 10

3.1.1

Odpadní plasty ....................................................................................... 10

3.1.2

Vznik a klasifikace polymerního odpadu ................................................ 10

3.1.3

Polymery................................................................................................ 11

3.1.4

Základní klasifikace polymerů................................................................ 12

3.1.5

Rozdělení a přehled nejvýznamnějších plastů ......................................... 13

3.2

Možnosti nakládání s odpadními plasty a jejich vliv na životní prostředí ....... 16

3.2.1

Možné způsoby nakládání s plastovým odpadem.................................... 17

3.2.2

Možný vliv nakládání s plastovým odpadem na životní prostředí ........... 20

3.3

Charakteristika biodegradabilních plastů ...................................................... 22

3.3.1

Ekologicky šetrnější polymerní materiály ............................................... 22

3.3.2

Biodegradabilní polymery, jejich charakteristika .................................... 23

3.3.3

Komerčně dostupné bioplasty................................................................. 24

3.3.4

Druhy biodegradabilních polymerů a jejich vlastnosti ............................ 25

3.3.5

Normativní prostředí týkající se biodegradabilních plastů....................... 31

3.4

4

Využití biodegradabilních plastů a způsoby nakládání s daným materiálem .. 31

3.4.1

Biodegradace ......................................................................................... 31

3.4.2

Využití biodegradabilních plastů ............................................................ 33

3.4.3

Popis vybraných druhů nakládání s BDP ................................................ 34

MATERIÁL A METODIKA................................................................................ 39 4.1

Výzkum - praktická zkouška ........................................................................ 39

4.2

Popis lokality umístění kompostéru .............................................................. 39

4.3

Materiál - vzorky a kompostér ....................................................................... 40

4.4

Metodika výzkumu ........................................................................................ 41

5

VÝSLEDKY A DISKUZE ................................................................................... 41

6

ZÁVĚR ................................................................................................................ 45

7

POUŽITÁ LITERATURA ................................................................................... 47

8

SEZNAM OBRÁZKŮ ......................................................................................... 52

9

SEZNAM TABULEK .......................................................................................... 52

10

SEZNAM ZKRATEK ...................................................................................... 53

PŘÍLOHY ................................................................................................................... 55 SEZNAM PŘÍLOH ..................................................................................................... 56

1 ÚVOD Plasty mají vynikající vlastnosti, díky kterým se staly velmi oblíbeným a využívaným materiálem ve všech směrech. Jejich produkce stále roste a v praxi se jimi nahrazují tradiční materiály (papír, dřevo apod.). Pro výrobu většiny plastů je základní surovinou ropa. Velký problém ovšem nastává tehdy, jakmile se plastové produkty stanou odpadem. Tyto polymerní materiály jsou v životním prostředí (ŽP) velmi odolné, a tak jej mohou značně zatěžovat. Je třeba věnovat se správnému nakládání s plastovým odpadem i předcházet jeho vzniku. Aby se snížilo zatížení ŽP, je nutné taktéž šetřit neobnovitelné zdroje, v tomto případě se jedná o výše zmiňovanou ropu. Částečného snížení spotřeby ropy lze docílit vhodnými recyklačními technologiemi odpadu či materiálovým využitím. Pokud se plastový odpad recykluje, vznikne možnost výroby dalších produktů z recyklátu a není třeba zvyšovat spotřebu základní suroviny. Otázka ŽP zde hraje velmi důležitou roli. Ať už je řeč o plastech, výrobních procesech, ale i o čemkoliv jiném, vše se zabývá problémem ochrany ŽP. Z tohoto důvodu se začaly vyrábět plasty, které jsou ekologicky šetrné. Vznikly plasty, u kterých se pro výrobu používají obnovitelné suroviny, ale i plasty, které se v prostředí rozloží. Přichází na svět pojmy bioplast a biodegradabilní či kompostovatelný plast. O těchto alternativních materiálech není bohužel k dispozici tolik informací a odborné literatury. Z toho důvodu bude tato práce zaměřena, kromě problematiky komerčních plastů, na vlastnosti těchto bioplastů šetrnějších k ŽP a pokusí se informovat o jejich výhodách i nevýhodách.

8

2 CÍL PRÁCE Cílem této bakalářské práce je seznámit se s charakteristikou plastových odpadů včetně odpadů z biodegradabilních plastů, popsat jejich vlastnosti a zaměřit se na využití biodegradabilních plastů. Dalším cílem práce je vyhodnotit současný stav nakládání s odpadem z biodegradabilních plastů. V souvislosti s nakládáním s biodegradabilními plasty popsat, na základě osobních zkušeností či znalostí, jaký by mohl být jejich vliv na ŽP. V průběhu zpracování literárního přehledu je třeba věnovat část práce normativnímu prostředí, kde budou vypsány normy týkající se biodegradabilních plastů.

9

3 LITERÁRNÍ PŘEHLED

3.1

Charakteristika plastových odpadů

Už několik desítek let je hojně využívaným materiálem plast. Díky svým vlastnostem stále více nahrazuje tradiční materiály jako je např. dřevo a papír. Po určité době se ovšem stává odpadem. V následující části je popsána charakteristika takových plastů a odpadů z nich.

3.1.1

Odpadní plasty

Plasty hrají velmi důležitou roli v udržitelném rozvoji, protože mají ekologické přínosy, ale také přispívají k vyšší zaměstnanosti a tím pádem i k rozvoji společnosti. Za největší složku odpadních plastů můžeme považovat obaloviny (v Evropě je za pomocí plastů baleno více než 50 % všech výrobků) a plasty ze stavebnictví. Velké množství plastového odpadu lze opětovně využít recyklací nebo spalováním a získáním energie. [1] Odpadní plast vzniká při používání plastů, při výrobě plastů nebo při zpracování plastů. Díky svému složení tyto odpadní plasty patří, společně s odpady ze zpracování, použití a výroby pryže a kaučuku, do kategorie polymerních odpadů. [2] Odpadní plasty mohou být zátěží pro ŽP, ovšem při vhodné volbě pracovních a recyklačních postupů je plastový odpad, už i kvůli zvyšující se ceně ropy, hodnotný surovinový zdroj. Dle legislativy České republiky (ČR) je v katalogu odpadů, v příloze zákona č. 185/2001 sb. o odpadech a o změně některých dalších zákonů, v platném znění, plastový odpad veden pod několika katalogovými čísly.

3.1.2

Vznik a klasifikace polymerního odpadu



Odpad technologický - výsledek výroby a zpracování plastických hmot



Odpad amortizační - po ukončení životnosti produktu [3]

10

V podstatě už při výrobě může vznikat odpad jako jsou odřezky, obrus, zmetky apod. Tento odpad je průmyslový nebo technologický. U technologického odpadu známe složení, obsahuje jenom jeden polymerní materiál, který pochází z konkrétní technologické operace. U průmyslového odpadu je také známo složení, ale na rozdíl od předchozího odpadu může obsahovat více polymerních materiálů a pochází z více technologických operací. Dále, až člověk upotřebí výrobek, vznikne odpad amortizační (uživatelský). To je odpad, resp. výrobek z polymerního materiálů, který vznikl poté, co skončila jeho životnost nebo přestal být potřebným. [4] Plastový odpad, který se vyskytuje v komunálním odpadu (KO), tvoří až 60 % objemu celkového polymerního odpadu. Zbylá část plastového odpadu je rozdělena na 22 % technologického odpadu a 18 % odpadu průmyslového z jednotlivých rezortů. [5] Tabulka č. 1 uvádí procentuální zastoupení jednotlivých druhů polymerů v KO. Ročně ve světě vznikne téměř 200 mil. tun plastového odpadu z ropy, ale pouze malá část (25 %) se recykluje. [6] Z tohoto důvodu se začíná používat pojem bioplast, biodegradabilní plast, pojem, který bude vysvětlen na dalších stranách práce.

Tabulka č. 1: Procentuální zastoupení jednotlivých druhů polymerů v komunálním odpadu [7] Polyethylen

Polystyren

Polyvinylchlorid

Polypropylen

Polyethylenglykoltereftalát

Ostatní

59

12

9

6

6

8

3.1.3

Polymery

Polymery jsou chemické látky s mnoha různými vlastnostmi, kdy ve svých makromolekulách zpravidla obsahují atomy vodíku, kyslíku, uhlíku, často dusíku, chloru i dalších prvků. Ve formě výrobku jsou polymery v tuhém stavu, avšak v určitém stádiu zpracování se mohou najít ve stavu v podstatě kapalném. Během tohoto stavu, většinou za zvýšené teploty a tlaku, lze budoucímu výrobku udělit konkrétní požadovaný tvar,

11

který se zvolí s ohledem na předpokládané využití. Polymery lze dále rozdělit (viz. obrázek č. 1): [8]

Obrázek č. 1: Dělení polymerů [8 - upraveno podle 50]



Syntetické polymery

Jsou to makromolekulární sloučeniny. Jejich relativní molekulová hmotnost je obvykle kolem desítek až stovek tisíc. Strukturní jednotka se označuje jako mer a v makromolekulách syntetických polymerů se pravidelně opakuje. Plasty vznikají úpravou syntetických polymerů přidáním vhodných příměsí. Jako zmíněnou příměs lze použít změkčovadla, čímž se dosáhne vyšší vláčnosti, dále stabilizátory pro zajištění stálosti (př. antioxidanty), nebo pigmenty pro obarvení polymerů či plniva, které bez zhoršení kvality zvětší objem polymerů. [9]

3.1.4



Základní klasifikace polymerů

Elastomery – polymery elastické. Lze je bez porušení nevelkou silou značně deformovat, a to za běžných podmínek., přičemž deformace je převážně vratná. Do této skupiny patří především kaučuky - základní surovina pro výrobu pryží. [8]



Plasty – polymery většinou tvrdé, často i křehké za běžných podmínek. Za zvýšené teploty se stávají tvarovatelnými a plastickými. - Termoplasty – plasty, které teplem měknou a ochlazením získávají opět své původní vlastnosti. [8]

12

- Reaktoplasty – plasty, které zahříváním neměknou, ale rozkládají se. Změna je nevratná. Řetězce reaktoplastů jsou mezi sebou propojeny kratšími řetězci, tzn. vyrobený předmět je jedinou velkou makromolekulou. [8]

Polymery jsou chemicky syntetizované látky a nejsou přírodního původu. Mohou být charakterizovány podle různých hledisek. 1. podle vzniku: o polymerací - reakce monomerů a vznikají polymery, a to bez vedlejších produktů, o polyadicí - reakce dvou jiných monomerů, bez vzniku vedlejšího produktu, o polykondenzací - reagují dva různé monomery, které mají alespoň dvě funkční skupiny a vznikne polymer a nízkomolekulární látka jako vedlejší produkt, o modifikací polymerů nebo kombinací předchozích reakcí. 2. podle tvaru molekuly: o lineární - za sebou v jednom směru uspořádány základní stavební jednotky, o rozvětvené - rozvětvené lineární vlákno, o zesíťované - lineární řetězce se spojily příčnými vazbami, o prostorově zesíťované - základní stavební jednotky se spojily do prostorové sítě, 3. podle chování při zahřívání: o termoplasty - zahříváním měknou, mohou se tavit, ochlazením znovu získají původní vlastnosti, o reaktoplasty (termosety) - nejdříve se při zahřátí stanou plastickými, poté již plasticitu nenávratně ztrácejí. [8, 10]

3.1.5

Rozdělení a přehled nejvýznamnějších plastů

Pro výrobu plastů je zapotřebí ropa, jakožto základní surovina. K výrobě jedné tuny termoplastů je potřeba zhruba 2,5 tun ropy. Je všeobecně znám fakt, že plasty jsou proti přirozenému rozkladu velmi odolné. [11] Následující část je věnována rozdělení plastů a popisu plastových materiálů, se kterými se lze setkat nejčastěji, a patří tedy mezi nejvýznamnější zástupce.

13



Termoplasty

Tato část je zaměřena na některé vybrané plasty, řazené do termoplastů, která se zabývá bližší specifikací.

- Polyolefíny a fluoroplasty – jsou to homopolymery a kopolymery olefínů, jinými slovy alkenů, tzn. uhlovodíků s molekulami obsahujícími jednu dvojnou vazbu. Fluoroplasty řadíme mezi významné, snad nejvýznamnější, deriváty polyolefínů. [8] - Polyethylen (PE) – vlastnosti se odvíjejí hlavně od způsobu výroby PE. Vlastnosti PE velice závisí na molekulové hmotnosti, stupni krystalinity a uspořádání merů v řetězci makromolekuly v prostoru. [8] PE je vyráběn tlakovou polymerací ethylenu. Často ho lze najít pod obchodním názvem Bralen, Mikroten nebo Liten. [9] Z PE se vyrábí lahve, hadice nebo také potrubí. Dále se můžeme potkat s fóliemi a různými obaly zhotovenými z PE. Rozlišují se dva základní typy PE: HDPE – (polyethylen o vysoké hustotě), [8] odolný proti chemikáliím a vlhkosti, propouští plyny, je tuhý, pevný a snadno se recykluje. [12] LDPE – (polyethylen o nízké hustotě), [8] odolný proti vlhkosti, výrobek lze utěsnit svárem, lehce se zpracovává, je ohebný, pevný a houževnatý. Ve formě folií se u nás vžil pod nesprávným názvem igelit. [12] - Polypropylen (PP) – z pohledu použití a výroby se podobá PE. PP má nepolární strukturu a stupeň krystalinity je na hodnotě 60-75 %, PP je proto neprůhledný. Rozdíl mezi PE a PP je např. to, že PP má vyšší teplotu měknutí, nižší hustotu a je méně odolný vůči působení mrazu. Na opačné straně je pevnější, tvrdší, také odolný vůči chemikáliím a méně propouští plyny a páry. V praxi to jsou různé profily, desky, trubky a různé fólie, či součástky strojů apod. [9] - Polyvinylchlorid (PVC) – PVC je nejznámější ze skupiny vinylových polymerů. Je nejčastěji vyráběným syntetickým plastem společně s PE a PP. Výroba vinylchloridu není drahá a vlastnosti PVC, resp. jeho polymeru jsou velmi významné. Proto je v praxi PVC velmi rozšířen. PVC je výborně tvarovatelný za tepla, v tahu je velmi pevný, chemicky stálý, takže dobře odolává kyselinám, ale i zásadám a špatně hoří. [8] Z PVC se vyrábí desky a trubky jakožto instalační materiál, spotřební zboží, ale také fólie, hračky a podlahové krytiny. Také se můžeme setkat s pojmem Novodur, což je neměkčený (tvrdý) PVC a Novoplast, tedy měkčený (poddajný) PVC. [9] Nejvíce materiálů z PVC najdeme ve stavebnictví (cca 60 % celosvětové produkce), v obalovém průmys-

14

lu, elektroprůmyslu, dopravním průmyslu a lékařství. Díky svým vlastnostem dnes PVC nahrazuje tradiční materiály jako beton nebo dřevo. [13] - Polystyren (PS) – lze jej zařadit mezi jedny z nejstarších, a také společně s PVC a polyolefíny jedny z nejvíce používaných syntetických polymerů. PS je tvrdý, křehký, vodojasný polymer vysokého lesku. PS má vynikajícími elektroizolační vlastnosti. [8] Můžeme se setkat také s lehčeným pěnovým polystyrenem, který má mimochodem dobré tepelně izolační vlastnosti. [9] - Polyethylentereftalát (PET) – získá se polykondenzací ethylenglykolu a kyseliny tereftalové. PET je nejvýznamnější termoplastický polyester. V dnešní době se s ním setkáváme nejčastěji v podobě lahví k balení kapalin. Lahve jsou vyráběny vstřikovacím vyfukováním. V porovnání s ostatním termoplasty má PET nejlepší mechanickou pevnost. Vůči vyšším i nižším teplotám jsou také odolné a mají dobré elektroizolační vlastnosti. Vlhkost a plyny propouštějí jen málo. Jsou snadno zpracovatelné, avšak ekonomicky méně výhodné - vysoká cena. [8] - Polyamidy – využívají se k výrobě textilního materiálu nebo lan, ozubených kol, ale také je můžeme najít jako drobné spotřební zboží. Polyamidy jsou syntetická obdoba bílkovin. Vznikají polymerací cyklických amidů nebo polykondenzací diaminů s dikarboxylovými kyselinami. [9] - Polyurethany (PUR) – je to skupina polymerů s dosti proměnlivými vlastnostmi. Jsou známy jako měkké pěny ( např. molitan), tvrdé pěny nebo ohebné elastomery. PUR jsou celkově náchylné k degradaci a nebezpečné jsou zplodiny jejich hoření. [12] Z chemického hlediska to jsou polymery, které vznikají kombinací polyamidů a polyesterů. Polyuretany spadají do obsáhlé skupiny polyesteramidů. Asi nejčastěji se polyuretany využívají při výrobě lehčených hmot. [8]



Reaktoplasty

Do této skupiny plastů patří některé pryskyřice, např. silikonové, polyesterové, či epoxidové pryskyřice, fenoplasty a aminoplasty. Z těchto reaktoplastů se vyrábějí vrstvené materiály, lisovací hmoty, lepidla, nátěry nebo prostředky pro úpravu dřeva, kůže či textilu. Recyklace reaktoplastů je obtížnější než u předchozích termoplastů, protože ve vytvrzeném stavu jsou netavitelné a nerozpustné. [8]

15

3.2

Možnosti nakládání s odpadními plasty a jejich vliv na životní

prostředí Nejdříve zmínka o legislativě týkající se řešené problematiky, kde jsou uvedeny hlavní zákony z prostředí odpadového hospodářství. 

Legislativa

Řešenou problematikou se zabývá zákon o odpadech, přesněji: zákon č. 185/2001 sb. o odpadech a o změně některých dalších zákonů. ,,Tento zákon zapracovává příslušné předpisy Evropské unie a upravuje a) pravidla pro předcházení vzniku odpadů a pro nakládání s nimi při dodržování ochrany životního prostředí, ochrany lidského zdraví a trvale udržitelného rozvoje a při omezování nepříznivých dopadů využívání přírodních zdrojů a zlepšování účinnosti tohoto využívání, b) práva a povinnosti osob v odpadovém hospodářství a c) působnost orgánů veřejné správy v odpadovém hospodářství.,, [14] Další zákon, který hraje svou roli při nakládání s různými plastovými odpady je zákon o obalech. Zákon č. 477/2001 sb. o obalech a změně některých zákonů (zákon o obalech). ,,(1) Účelem tohoto zákona je chránit životní prostředí předcházením vzniku odpadů z obalů, a to zejména snižováním hmotnosti, objemu a škodlivosti obalů a chemických látek (dále jen "látky") v těchto obalech obsažených v souladu s právem Evropských společenství. Tento zákon stanoví práva a povinnosti podnikajících právnických a fyzických osob (dále jen "osoba") a působnost správních úřadů při nakládání s obaly a uvádění obalů a balených výrobků na trh nebo do oběhu, při zpětném odběru a při využití odpadu z obalů a stanoví poplatky a ochranná opatření, opatření k nápravě a pokuty. (2) Tento zákon se vztahuje na nakládání se všemi obaly, které jsou v České republice uváděny na trh nebo do oběhu, s výjimkou kontejnerů užívaných v silniční, železniční nebo letecké dopravě nebo při námořní nebo vnitrozemské plavbě podle mezinárodních smluv, jimiž je Česká republika vázána a které byly vyhlášeny ve Sbírce mezinárodních smluv nebo ve Sbírce zákonů.,, [15] Pojem odpad - ,,(1) Odpad je každá movitá věc, které se osoba zbavuje nebo má úmysl nebo povinnost se jí zbavit a přísluší do některé ze skupin odpadů uvedených v příloze č. 1 k tomuto zákonu.,, [14] 16

3.2.1

Možné způsoby nakládání s plastovým odpadem

V porovnání s ostatními druhy odpadů je plastový odpad, jako sekundární surovina, využíván velmi málo, a to z důvodů vysokých nákladů a nedostatečně účinných legislativních opatření. [16] Mnohostranné využití plastů představuje jednak značný tlak na dostatečné surovinové zdroje a naopak po využití vzniklé odpady vytvářejí problém jak z hlediska kvalitativního i kvantitativního tento materiál s dlouhou životností zneškodnit, popřípadě opětovně využít. Plastový odpad lze označit za problémový odpad a to z důvodů: mnohé plasty jsou při volném skládkování téměř nezničitelné, plasty jsou složité materiály, pod tímto označení se skrývá široké spektrum materiálů, které jsou často i vzájemně kombinovány, ale mohou být kombinovány i s dalšími materiály neplastového charakteru, plasty jsou často vzájemně nekompatibilní, a proto jsou směsi problémové, případně vůbec nejsou zpracovatelné, při spalování vznikají exhaláty s vysokým obsahem a množstvím kyseliny chlorovodíkové. [11] Jakmile životnost plastů skončí, lze s nimi naložit dvěma způsoby dle možností jejich zpracování. Plastový odpad lze odstranit (dříve se užívaly pojmy zneškodňování či likvidace), nebo ho lze zhodnotit. Odstraněním plastového odpadu je myšleno jeho skládkování a zhodnotit odpad lze jeho energetickým využitím či jeho recyklací, což je z hlediska ochrany ŽP nejideálnější způsob nakládání s plastovým odpadem. [4] Plastový odpad je možno recyklovat jak běžnými plastikářskými technologiemi, tak i speciálními recyklačními technologiemi, ale to záleží na složení. Za základní plastikářské technologie se považuje vytlačování, vstřikování, vyfukování a lisování, což vyžaduje také relativně čistý jednodruhový odpad známého složení v dostatečné kvalitě a kvantitě. Aby se plastový odpad přibližoval více a více charakteristice plnohodnotné druhotné suroviny, je třeba odpad více upravovat. Před vlastní recyklací se musí plastový odpad transformovat do využitelné formy drtě, aglomerátu, případně regranulátu. [11]



Skládkování plastového odpadu

Skládkování je nejhorším legálním způsobem nakládání s odpady, načemž se koneckonců shodují odborníci z praxe i nezávislé ekologické organizace.V ČR se dnes nacházejí převážně moderní řízené skládky, ale i přesto se jedná o ne příliš efektivní způsob využití přírodního prostoru. Až se naplní kapacita skládky a skládka se uzavře, tak sice 17

proběhnou potřebné rekultivace a na povrchu skládky opět roste vegetace, ale odpady nepodléhající degradaci stále zůstávají pod povrchem v půdě trvale. [17, 18] Dodnes se v ČR stále odváží na skládky více než polovina odpadu. ČR patří v oblasti skládkování odpadních plastů mezi nejhorší země, kdy se u nás skládkuje 68 % plastů (průměr v EU - Evropské unii je 50 %, a např. Švýcarsko, Dánsko nebo Německo má podíl skládkování plastů nižší než 5 %). [19]



Recyklace plastových odpadů

V ČR je recyklací využito 25 % vyprodukovaného plastového odpadu, což je oproti ostatním evropským zemím vynikající výsledek. Úspěch zaručila správně zvolená informovanost veřejnosti a činnost společnosti EKO-KOM, a.s. [17, 18] Recyklaci polymerního odpadu lze rozdělit na tři skupiny, a to na materiálový recykl, surovinový recykl a recykl energetický. - Materiálový recykl - představuje opakované zpracování plastového odpadu, kdy vzniká regranulát. [16] Materiálovou recyklací se odpad beze změny chemické struktury transformuje na nový výrobek. Nejběžnějším provedením je úprava a zpracování polymerního odpadu na druhově jednotný recyklát (kde se lze často setkat s problémem ve změně některých fyzikálně-chemických vlastností, a kdy nelze jednoznačně definovat barevnost odpadu), po přetavení odpadu na tvarované dílce a užití polymerů jako aditiva lze využít do stavebnin. [5] Recyklace neznečištěného technologického odpadu se označuje jako primární recyklace a zpracování uživatelského heterogenního plastového odpadu lze označit za recyklaci sekundární. [16] Během primární mechanické recyklace je z jedno druhového plastového odpadu získán výrobek stejné nebo podobné kvality, jakou měl původní materiál. Tímto způsobem je zpracováváno více než 95 % technologických odpadů přímo zpracovateli plastů. Recyklovaný materiál se nadrtí na přiměřeně jemnou frakci a následně se smíchá s čistým poprvé zpracovaným plastem vstupujícím do zpracování. Existuje jen málo zpracovatelských technologií, u kterých nelze odpady zpracovat tímto postupem. [11] Využití druhově jednotného recyklátu bývá z hygienických důvodů omezeno především na nepotravinářské účely. [5] Při hygienickém posuzování se přihlíží k jejich patofyziologickým účinkům, jako jsou akutní toxicita, chronické účinky, dráždivost na kůži, spojivkový test, biokumulace v organizmu, karcinogenita, mutagenita apod.

18

Konzumací mohou do organizmu člověka pronikat různé látky po vyluhování plastů do potravin. [11] Ovšem není pravidla bez výjimky a druhově jednotný recyklát lze po využití koextruze aplikovat i v potravinářství (takto lze využít jako vnější obal, vnitřní obal musí být vyroben z nového materiálu). Odstranit nečistoty a zajistit druhovou čistotu odpadu lze, ovšem není to ekonomicky výhodné. [5] Při přetavení odpadu na polotovary či hotové výrobky je třeba zajistit jednotné složení odpadu nebo alespoň směs s převahou minimálně 60 % polyolefínů (z důvodu nesnášenlivosti různých plastů). Takto se v dnešní době nejčastěji vyrábí například protihlukové bariéry kolem silnic. Použití recyklovaných plastů jako aditiv ve stavebnictví se jeví jako perspektivní a ekonomicky přijatelné. Využívá se kupříkladu i v automobilovém průmyslu nebo jako izolační materiál. [5] - Surovinový recykl - představuje soubor chemických (glykolýza, hydrolýza, alkoholýza, metanolýza, aminolýza) a termických procesů (pyrolýza, hydrogenace, zplyňování). [16] Během surovinového využití polymerního odpadu probíhají procesy, v kterých dochází ke hlubokému rozkladu vysokomolekulárních látek, jejich směsí. Poté se finální sloučeniny rozdělí a čistí. Produkty, nízkomolekulární sloučeniny, surovinového recyklu lze znovu využít k výrobě polymerů. Kvalita a kvantita produktů závisí na konkrétním procesu. Využívá se redukční, pyrolytické a oxidační metody. Metody s využitím pyrolýzy bývají však nejčastější, reakce probíhají za tepelného rozkladu plastů a bez přítomnosti zplyňovacích medií. Vznikají těkavé látky, kapalné uhlovodíky, oleje a koks. Tyto produkty lze po další úpravě užít jako palivo. Systémové náklady na tento způsob recyklace jsou oproti druhově jednotnému recyklátu (materiálový recykl) poloviční. Ovšem v tomto případě je nejdražší jeho shromažďování, třídění a úprava směsných odpadů. Depolymerizace, při níž vzniká monomer, je speciální proces surovinového využití. Probíhá termicky nebo chemicky s využitím hydrolýzy. Depolymerizaci lze použít pouze na omezenou skupinu polymerů (polymethylmethakrylát, polyamidy, polyestery a polyurethany). Při procesu je vyžadována absolutní čistota zpracovávané suroviny. [5] - Energetický recykl - nebo také ekologicky akceptovatelné spalování plastového odpadu s využitím energetického potenciálu. [16] Používán především pro směsný KO, kde sice plasty tvoří zhruba 10 % množství odpadu, ale během spalování dodávají až 50 % energie. Podle odhadů by se dalo využitím energie získané spalováním odpad-

19

ních plastů ušetřit 1,4×107 tun ropy. Náklady na spalování odpadních plastů obsažených v KO se odvíjejí od použité technologie, ale nejsou vysoké. [5] Spalování je speciální typ oxidační degradace. Prvně vznikne těkavý organický produkt a ten se posléze prudce zoxiduje v plynné fázi. [4] Poslední dobou se energetickým využitím zhodnocuje maximálně 25 % z celkového množství plastového odpadu, což poukazuje na to, že si ČR nestojí zrovna nejlíp a bylo by třeba situaci zlepšit. [17, 18] Spalování polymerů je jednoduchý a běžný způsob zhodnocení plastového odpadu. Veškeré plastové odpady jsou spalitelné a představují celkem vysokou tepelnou kapacitu. Spalování probíhá při teplotě kolem 900 °C. Je třeba dbát na emise při spalování, a proto jsou spalovny vybaveny filtry a při vypouštění exhalací do prostředí jsou nečistoty zachycovány na filtrech. [4] V následující tabulce (tab. č. 2) je přehled některých spalovaných materiálů a jejich výhřevnosti:

Tabulka č. 2: Přehled některých spalovaných materiálů a jejich výhřevnosti [4]

3.2.2

Materiál plastového odpadu

Výhřevnost [MJ×kg-1]

PVC

18-26

PET

23

Pryž

21-31

PA

30

PE

43

PP

44

PS

44

Možný vliv nakládání s plastovým odpadem na životní prostředí

Plastový odpad, plasty jsou stejně jako pro ŽP, tak okolí a společnost, velkou zátěží. Z toho důvodu lze každé využití použitých plastů (např. materiálovou recyklaci) označit jako krok k pozitivnímu vlivu na stav ŽP, které nás obklopuje. [20]

20



Dopad spalování plastových odpadů na životní prostředí

Za jedno z nejvíce diskutovanějších témat týkajících se vlivu na ŽP lze považovat problematiku spaloven odpadů. Když je na určité lokalitě plánována výstavba spalovny, tak se investoři často setkávají s masivním odporem veřejnosti, i když je zde otázka, zda jsou negativní postoje oprávněné. Spalovny sice znečišťují ovzduší, koneckonců negativní vliv na ŽP má i jízda automobilem, ale přesto patří spalovny mezi ta špičková zařízení, jejichž provoz má negativní vliv na ŽP minimální. [20]



Dopad skládkování plastových odpadů na životní prostředí

Zdánlivě nejméně nákladný a poměrně jednoduchý typ nakládání s odpadními plastu se může považovat skládkování. Proces přirozené homogenizace skládkového terénu je ovšem polymerním odpadem narušován, a to z důvodů, že ani v průběhu dlouhé doby nepodléhá tak významným oxidačním a biologickým přeměnám jako jiné materiály. Proto je zapotřebí snažit se ukládání polymerního odpadu omezovat a upřednostňovat rozumné ekonomicky únosné zhodnocení platových odpadů.Skládky využívat pro uložení takového odpadu, který opravdu nelze jiným způsobem zhodnotit. [4]



Dopad recyklace na životní prostředí

Problematika zhodnocení plastového odpadu recyklací je z technického hlediska je, dá se říct, vyřešena. Využití známých recyklačních technologií probíhá kompromisem mezi ekologickým dopadem na ŽP a ekonomickými aspekty. V průběhu recyklace dochází k manipulaci s velkými objemy různě znečištěných materiálů, dochází k velké spotřebě energie, znečistí se vzduch i voda a v neposlední řadě vzniká další odpad. Vytyčit nebo vyhodnotit konkrétní vliv na ŽP či ekologické dopady, které má recyklační technologie, jednoznačně nelze. Hodnotit vlastní izolovaný recyklační postup není dostatečné z důvodu, že nezahrnuje vazby na předchozí stadia životního cyklu. Posoudit vhodnost recyklační technologie lze aplikací koncepce LCA (LifeCycleAssessment - Hodnocení životního cyklu). [21]

21

3.3

Charakteristika biodegradabilních plastů

Tato kapitola je věnována, v současné době stále novému pojmu, biodegradabilním plastům. S ohledem na ŽP bylo zapotřebí přijít s novou alternativou výroby plastových materiálů, kdy bude negativní vliv těchto plastů na ŽP snížen. Je třeba rozlišovat degradovatelné plasty, kompostovatelné plasty a bioplasty (plasty vyrobené z obnovitelných zdrojů).

3.3.1

Ekologicky šetrnější polymerní materiály

Roční produkce plastů ve světě je kolem 150-160 milionů tun. Jejich persistence v prostředí vytváří mnoho problémů a i jejich využití v různých oblastech je znemožněno. Proto se mnozí výrobci plastů či vývojová pracoviště intenzivně zabývá problematikou výroby biodegradabilních materiálů, jak na bázi přírodních materiálů, tak i zcela syntetických sloučenin. [22] I z hlediska LCA je vývoj biodegradabilních plastů splňujících požadované vlastnosti a po použití biologicky rozložitelné velmi důležitý. Vývoj se zabývá především volbou vhodných surovin, např. zdroje z biomasy (organického odpadu). Navíc po ukončení životnosti produktu nenastává problém s jeho následným zneškodněním. Předchází se tak možným problémům spojených se skládkováním či spalováním. [23] Světový nárůst produkce biodegradabilních plastů ukazuje příloha č. 1.



Ekologicky rozložitelné plasty

Řada plastů označovaných za „biodegradabilní“ je ve skutečnosti pouze částečně biodegradabilní (fotodegradabilní nebo hydrobiodegradabilní apod.). Tyto skupiny mohou být seskupeny do kategorie označované jako ekologicky rozložitelné plasty („Environmentally degradable plastics“ - EDP). Takovou kategorii plastů lze definovat jako širokou škálu přírodních i syntetických plastů, které podléhají chemickým změnám vlivem faktorů prostředí, v němž se nachází. Za touto chemickou změnou následuje mikrobiologická asimilace a konečné produkty – CO2 a H2O. [24] EDP se skládá ze dvou fází – desintegrace (rozpad) a mineralizace. První fáze, desintegrace, začíná ztrátou mechanických vlastností materiálu. Změní se zbarvení,

22

křehne, může se rozpadat na fragmenty. Při druhé fázi dochází k úplné přeměně fragmentů materiálu na částečky velikosti jedné molekuly polymeru. Částice je za aerobních podmínek následně např. pomocí mikroorganismů přeměněna na CO2, H2O, biomasu, v anaerobním prostředí vznikne namísto vody metan. Degradace musí proběhnout kompletně a rychle, aby nedocházelo k hromadění materiálu v půdě. [24] EDP se vyrábí z obnovitelných i neobnovitelných zdrojů. Z obnovitelných zdrojů jsou vyráběny kupříkladu celulóza, acetát celulózy, kolagen, škrob, estery škrobu, viskóza, polyhydroxyalkanoáty a kyselina polymléčná. Neobnovitelných zdrojů je využíváno při výrobě polyvinylalkoholu, polykaprolaktonu, alifaticko-aromatických kopolyesterů či směsí škrobu s biodegradabilními polyestery apod. Obnovitelnými surovinami lze chápat přírodní látky jako aminokyseliny, sacharidy, výtažky z rostlin nebo zdroje živočišného původu apod. Zdroje, jako je plyn, ropa, olej apod., jsou zdroje neobnovitelné. [24] EDP jsou využity i jako směsi či kompozity složené ze dvou nebo více materiálů splňujících požadavek biodegradace. Ty jsou kombinovány tak, aby jejich provedení bylo vyhovující a optimální pro aplikaci. EDP proto musí splňovat následující požadavky (dle ICS-UNIDO: International Centre for Science and High Technology of the United Nations Industrial Development Organization): rychlá degradace a/nebo biodegradace, snadná výroba, vysoká přizpůsobivost, přijatelný výkon, přijatelná cena pro zamýšlenou aplikaci, biologická přizpůsobivost produktů degradace. Do skupiny EDP lze zařadit biodegradabilní polyestery, biodegradabilní směsi škrob – polymer, fotodegradabilní polymery, polymery rozpustné ve vodě a koncentráty na výrobu polymerů s řízenou degradací. [24]

3.3.2

Biodegradabilní polymery, jejich charakteristika

Biodegradabilní plasty či kompostovatelné polymery byly poprvé komerčně zavedeny v roce 1980. Tyto první rozložitelné materiály byly vyráběny z konvenčních polymerů, obvykle polyolefín (polyethylen) smíchaný se škrobem nebo jinými organickými látkami. Při degradaci byl mikroorganismy napaden a rozkládán škrob, takže produkt by se rozpadl na malé fragmenty polymeru. [25] Biologicky rozložitelné neboli biodegradabilní polymery jsou takové polymery, u kterých dochází za stanovených podmínek (teplota, pH, vlhkost apod.) působením 23

mikroorganismů k biologickému rozpadu. Po rozpadu polymeru v prostředí zůstane metan, H2O, CO2 a popřípadě i biomasa. Biodegradabilní plasty jsou plastické hmoty, které se vyrábějí z biomasy nebo také přidáním aditiv. Ty na první dojem vypadají stejně jako běžné plastické látky. Některé takto upravené plasty nemusí být tak odolné vůči vodě nebo dlouhodobým vlivům prostředí. Rozdíl mezi klasickými plasty a těmito je ten, že většina biodegradabilních plastů je rozložitelná a představují menší zátěž pro ŽP. [8, 26, 27] Biologicky rozložitelné či biodegradabilní plasty (BDP) jsou polymerní materiály rozložitelné bez zásahu člověka v podmínkách prostředí, tzn. v půdách, v kompostech, v přirozených i odpadních vodách, za aerobních i anaerobních podmínek. Takové plasty, u nichž je depolymerizace způsobena nebiologickými vlivy, ale produkty rozkladu jsou mineralizovány mikroorganismy, lze také označit jako BDP. Materiály, u kterých dochází pouze k částečnému rozkladu (př. desintegrace plastu) nebo u kterých se rozkládá jen aditivum (změkčovadla, barviva apod.), se za BDP nepovažují. [22] V blízké době lze stěží očekávat od BDP konkurenci vůči obalům ze zavedených plastů, a to především kvůli vysoké ceně. Na druhé straně je pravděpodobně nemožné se navrátit k obalům z papíru, celofánu, kartonu apod. Rostou ale požadavky na ekologicky šetrné nakládání s obalovým odpadem, tudíž v budoucnu v souladu s ochranou přírody budou mít BDP své místo (samozřejmě vedle recyklace a surovinového a energetického zhodnocení odpadu). Spotřeba BDP v posledních době roste zhruba o 50 % ročně. [4]

3.3.3



Komerčně dostupné bioplasty

Kompostovatelný plast

Je to plast, který podstoupí proces biologické degradace během kompostování a vznikne CO2, voda, anorganické sloučeniny a biomasa a nezanechává vizuálně rozeznatelné, odlišné či toxické zbytky. Proces probíhá stejnou rychlostí jako proces degradace jiných kompostovatelnýh materiálů. [25]



Degradovatelný/odbouratelný plast

Plast navržený tak, aby podstoupil významnou změnu ve své chemické struktuře podle podmínek daného ŽP. To ovšem vede ke ztrátě některých vlastností, které mohou být 24

měřeny standardními testovacími metodami. [25] ,,U biologicky odbouratelných látek dochází k více než 90 % přeměně látek činností baktérií, hub a enzymů na vodu, CO2 a metan. Součásti vhodné ke hnojení při tomto procesu však nevznikají. ˮ [28]



,,Bio-based plasticsˮ - Bioplasty vyrobené z obnovitelných zdrojů

Tento pojem znamená, že surovina pro výrobu produktu pochází z biomasy (rostliny). Nejčastěji se využívá biomasa z kukuřice, cukrové třtiny a celulóza. ,,Bio-basedˮ plast automaticky neznamená, že je biologicky rozložitelný. Vlastnost biodegradability nezávisí na zdroji základní suroviny, ale spíše na jeho chemické struktuře. Je možné tedy říci, že stoprocentní ,,bio-basedˮ plast může být biologicky nerozložitelný a stoprocentní plast z fosilních zdrojů biologicky rozložitelný být může. Při výrobě ,,bio-basedˮ plastů se využívají obnovitelné zdroje. Hlavní myšlenkou je to, že nejdříve se obnovitelný zdroj, biomasa, využije jako materiál a později pro získání energie. Tímto využíváním se snižuje uhlíková stopa, šetří se fosilní zdroje, a mohou se snižovat emise skleníkových plynů. [29] „Jednotný význam pojmu „bioplast“ neexistuje. Jednak se tento pojem používá pro označení biologicky odbouratelných plastů na bázi ropy – ty v současné době tvoří okolo 10 % vyráběných bioplastů. Na straně druhé sem patří bioplasty vyrobené z obnovitelných surovin. Tyto bioplasty mohou, ale nemusí být biologicky odbouratelné. Kromě toho nejsou všechny odbouratelné látky taky kompostovatelné. I zde je nutné rozlišovat tyto dvě kategorie. Bioplasty, které jsou kompostovatelné, jsou certifikované podle normy EN 13432 a označují se symbolem „klíčku“ nebo symbolem „OK compost“.“ [28] Kromě těchto dvou symbolů existuje řada dalších. Některé symboly označování BDP jsou uvedeny v příloze č. 2. Pojem bioplast se v různé literatuře používá spíše jako obecný pojem, který označuje skupinu plastů šetrnějších pro ŽP.

3.3.4

Druhy biodegradabilních polymerů a jejich vlastnosti

BDP se podle získané suroviny pro výrobu dělí do skupiny BDP vyráběných z obnovitelných zdrojů a do skupiny BDP vyráběných z ropy. 1) BDP vyráběné z obnovitelných zdrojů: kyselina polymléčná, polyhydroxyalkanoát, termoplastický škrob, celulóza, ,,chitosanˮ a bílkoviny.

25

2) BDP vyráběné z ropy: alifatické polyestery a kopolyestery (např. polybutylensukcinát), aromatické kopolyestery (např. polybutylenadipáttereftalát), poly-ε-kaprolakton, polyesteramidy, polyvinylalkohol, [25] polyoxyethylen [30] V dnešní době jsou hlavními skupinami bioplastů plasty odvozené od škrobu, polyhydroxyalkanoáty a polymery kyseliny mléčné. [31] Také existují směsi bioplastů s komerčními plasty např. bio - polyethylen nebo bio - polyethylentereftalát. [32]



BDP vyráběné z obnovitelných zdrojů

-Polymer kyseliny polymléčné (Polylactic acid – PLA) Kyselina mléčná je jedním z nejjednodušších chirálních molekul a existuje jako dva stereo izomery, L- a D- kyselina mléčná. Je to v přírodě nejčastěji se vyskytující kyselina. Polymer kyseliny mléčné se připravuje polykondenzací. [25] PLA je zajímavým plastem díky svým mechanickým vlastnostem. Tento polymer se vyrábí nejčastěji z kukuřice nebo jiných rostlin, které produkují škrob. Vyextrahovaný škrob je štěpen na molekuly glukózy, což jsou stavební jednotky rostliny. Následnou fermentací je glukóza převedena do podoby kyseliny mléčné. Nakonec chemickou polymerací vznikne požadovaný polymer. [33] Polymer je tuhý a křehký, ale po přidání plastifikátorů lze dosáhnout dobrých mechanických vlastností. PLA je zcela biodegradovatelný materiál. Limitujícím faktorem využití je opět cena. [26] V dnešní době se začínají používat lahve z průhledného PLA a pravděpodobně v blízké době z části nahradí PET lahve, které jsou těžko odbouratelné. PLA už teď nachází uplatnění jako obalový materiál pro potraviny a jiné výrobky s krátkou životností např. kelímky, misky, fólie apod. [33] ,,Největší zařízení na výrobu PLA jsou ve Spojených státech, roční produkce jednoho závodu dosahuje 75 000 tun, druhý závod, kde je výchozí surovinou kukuřičný škrob by měl po dobudování disponovat roční kapacitou 300 000 tun. V Brazílii je v provozu v současné době největší výrobní zařízení, které produkuje bioplasty na bázi cukrové třtiny. Jeho kapacita se pohybuje okolo 200 000 tun. Prognóza pro rok 2015 odhaduje celkovou výrobní kapacitu na 1 710 000 tun.ˮ [28]

- Polyhydroxyalkanoáty (PHA), (PHB) PHA jsou polyestery různých hydroxyalkanoátů, syntetizovaných mnoha grampositivními i gramnegativními bakteriemi (při nejmenším 75 druhů bakterií). Tyto polymery jsou intercelulárně akumulovány až po 90 % hmotnosti buňky během nepříznivých podmínek jako zásoba uhlíku a energie. V roce 1920 byl objeven alifatický polyester 26

poly(3-hydroxybutyrát) (PHB) obsažený v mnoha druzích bakterií jako zásobní látka. Od roku 1920 byly objeveny další a další alifatické polyestery patřící do rodiny polyhydroxyalkanoátů (PHAS). PHA se také nazývají bakteriálními polyestery, protože jsou vyráběny v buňkách bakterií. Bakterie, které se používají při výrobě PHA lze rozdělit do dvou skupin. První skupina vytváří, za dostatečného množství uhlíku, ale omezeného množství dalších základních živin, polyestery z nadměrného množství onoho uhlíku (např. Alcaligenes eutrophus, Protomonas extorquens), druhá skupina bakterií hromadí polymer během svého růstu a není potřeba bakterie limitovat množstvím základních živin (např. Alcaligenes latus). Uhlík je získáván ze sacharidů, alkoholů, alkanů, a organických kyselin. PHAS jsou vyráběny z různých substrátů (př. sacharóza, škrob, uhlí, metan, kyselina propionová, ale i melasa, syrovátka či glycerol). [25] Škrobové plasty a PLA jsou polymery rostlinného původu, ovšem PHA jsou polymery původu mikrobiálního. PHA měl původně nahradit konvenční plasty, ale kvůli vysoké výrobní ceně, kterou nebyli výrobci schopni snížit, se náhrada nezdařila. Polyhydroxylakanoát se uplatnil tedy především jako biodegradabilní a biokompatibilní materiál. [33]

- Termoplastický škrob (TPS) Škrob je konečný produkt fotosyntézy, je to zásobní polysacharid obsažen v hlízách, v obilovinách, luštěninách. Tato surovina je dobře dostupná a obnovitelná. Skládá se ze dvou částí, z amylázy a amylopektinu. Morfologie škrobových zrn je charakteristický botanický znak. Granule škrobu jsou velké 2-30 mikrometru, zaleží na rostlinném původu. Škrobové granule jsou částečně krystalické a nerozpustné ve studené vodě. Škrob se konvenčně zpracovává za tepla a přebytečné vody. [25] Škrob je polysacharid, který jako zásobu energie produkuje řada rostlin. Škrob není pro přírodu žádnou zátěží, protože se v přírodě velmi snadno rozkládá, chemické vazby škrobu se snadno štěpí působením mikroorganismů. Dnes je na trhu téměř 80 % plastů, které jsou odvozené od škrobu. Aby šel škrob použít jako bioplast, přidává se k němu speciální aditivum, plastifikátor. Tímto vznikne škrobový termoplast, jehož vlastnosti lze ovlivnit množstvím přidávaných aditiv. Další využití pro škrob jako bioplastu je, že ho lze aplikovat společně s konvenčními degradovatelnými polyestery, např. polyestery, polyvinylalkoholy nebo polyesteramidy. Tímto vzniká materiál tvořen hydrofobním polymerem a hydrofilním škrobem.Takto lze vyrobit voděodolné biodegradabilní fólie. [37] Mechanické vlastnosti plastového škrobu nejsou tak dobré jako u komerč-

27

ních polymerů. Škrobové plasty lze poměrně snadno zpracovat, ale na druhou stranu jsou vystavovány degradaci. [34] Pro různá použití vznikajícího materiálu jsou připraveny speciální plasty, ty odpovídají požadavkům na určitý výrobek. Dnes jsou výrobci schopni ze škrobového plastu vyrábět mnoho produktů, např. kelímky, tašky, pytle, nádobí, fólie apod. [31]

- Celulóza Celulóza je nejhojnější organická sloučenina na Zemi. Je základním stavebním prvkem buněčné stěny vyšších rostlin. Lze ji získat z bavlny, lnu, juty, dřeva i ze zemědělských produktů jako je cukrová třtina, kukuřičné stonky, oves, pšenice apod. Celulóza je polydisperzní lineární polysacharid. Tato látka je nerozpustná ve vodě a ostatních organických rozpouštědlech, proto se z celulózy vyrábí estery celulózy. Termoplastické materiály vyrobené esterifikací jsou acetát celulózy (CA), acetát celulózy propionát (CAP) a acetát celulózy butyrát (CAB). [25]

- Chitosan Po celulóze je chitin druhým nejhojnějším polysacharidem na Zemi. Nachází se v exoskeletu korýšů, hmyzu, v buněčné stěně hub a mikroorganismů. Komerčně se získává jako odpad (lastury měkkýšů a korýšů) z mořských plodů při zpracovatelském průmyslu. Chitosan se skládá z glukosaminu a N-acetylglukosaminu. Chitin se získává jako prášek bělavé barvy. [25] Vlastnosti chitosanu výrazně závisí na jeho molekulové hmotnosti. Je rozpustný ve vodě a v některých organických rozpouštědlech a je zcela biodegradovatelný. Látky pro své vlastnosti lze využít v medicíně, potravinářském průmyslu i v zemědělství. [26]

- Bílkoviny Bílkoviny neboli proteiny jsou považovány za náhodný kopolymer aminokyselin. Proteiny lze rozdělit do dvou skupin. Jedna skupina obsahuje proteiny rostlinného původu (lepek, sója, brambory) a ve druhé jsou bílkoviny živočišného původu (kolagen, kasein, keratin). Sójové bílkoviny, pšeničný lepek, kukuřičné proteiny či proteiny z hrášku jsou nejlepší při výrobě biologicky rozložitelných filmů. Při výrobě BRP je k bílkovinám přidáváno různých plastifikátorů a změkčovadel (př. glycerol). Během výrobního procesu se užívá mokré a suché metody přípravy. [25]

28



BDP vyráběné z ropy

Za zástupce syntetických biodegradabilních polymerů lze považovat alifatické polyestery. Syntetické biologicky rozložitelné polyestery jsou vyrobeny v podstatě vyrobeny polykondenzační metodou a suroviny se získávají z petrochemických zásob. Tradičními metodami syntézy polyesterů jsou polykondenzace za pomoci diolů, derivátů kyselin nebo hydroxy kyselin. [25]

- Alifatické polyestery a kopolyestery Polybutylen sukcinát (PBS) je jeden z předních zástupců této skupiny biologicky rozložitelných plastů. Je chemicky syntetizován polykondenzací 1,4-butandiolu a kyselinou jantarovou. Jako dalšího zástupce lze jmenovat bionolle, který vzniká polykondenzační reakcí glykolů (př. ethylenglykol) a alifatické dikarboxylové kyseliny (př. kys. jantarová, adipová). Známé komerčně dostupné alifatické polyestery: Bionolle, PBS, PBSA (polybutylen sukcinát adipát), PES (polyethersulfon), PESA (polyethylen sukcinát adipát), SkyGreen. [25]

- Aromatické polyestery a kopolyestery Biologická náchylnost mnoha alifatických polyesterů byla již známa mnoho let, avšak aromatické polyestery jako je PET nebo polybutylentereftalát jsou považovány za biologicky nerozložitelné. Pro zlepšení užitných vlastností byl proveden pokus a byly spojeny biodegradabilní vlastnosti alifatických polyesterů a dobré materiální vlastnosti aromatických polyesterů. Nejlepší výsledky byly zaznamenány při kombinaci 1,4- butandiolu, kyseliny adipové a kyseliny tereftalové. Známé komerčně dostupné aromatické kopolyestery: Biomax, PBST (polybutylen sukcinát tereftalát), Ecoflex, PBAT (polybuthylen adipát tereftalát). [25]

- Poly-ε-kaprolakton (PCL) Je to lineární polyester. Pro výrobu lze použít například způsob radikální polymerizace. Má stupeň krystalinity kolem 50 % a taje při 61 °C. PCL je materiál uznaný jako biologicky rozložitelný a netoxický a lze ho aplikovat v řízených procesech. Mohou vznikat taktéž kopolymery ve spojení s ostatními laktony jako je glykolid nebo poly(ethylen oxid). Již byly připraveny i směsi s dalšími biologicky rozložitelnými plasty např. PHB, škrob a PLA. [25]

29

- Polyesteramidy (PEA) PEA představuje novou řadu termoplastických polymerů, kdy lze kombinovat dobré technické vlastnosti a biologickou rozložitelnost. Mechanické vlastnosti polymeru prokázaly, že se s obsahem aromatických uhlovodíků zvýšila tuhost řetězce. Podmínky zpracování jsou obdobné jako u polyolefínů. Takovýto polymer se používá na výrobu tašek, květináčů, dekorace na hřbitov apod. [25]

- Polyvinylalkohol (PVA) V dnešní době je polyvinylalkohol nejvíce vodou rozpustný polymer. PVA není produkován přímou polymerací odpovídajícího monomeru. Polymer je získán spíše z mateřského homopolymeru poly(vinyl acetátu) (PVAc). PVA se v průmyslovém měřítku vyrábí hydrolýzou PVAc. Podle stupně hydrolýzy je získán různý PVA. Některé obchodní názvy PVA: Mowiol, Erkol, Sloviol, Polyvinol, Elvanol, Cevol, Airvol, Kuraray Poval atd. [25]

- Směsi polymerů Míchání biologicky rozložitelných polymerů je jednou z přijatých strategií v produkci kompostovatelných polymerních materiálů. Je to běžně praktikován v polymerní vědě ke snížení nákladů na výrobu či zlepšení ne příliš uspokojivých fyzikálních vlastností stávajícího polymeru. Změnou složení a zpracování směsí se mění vlastnosti polymeru. Takovými hlavními polymery jsou materiály na bázi škrobu. Kombinuje se škrob s nižšími náklady na výrobu a polymery s vyššími náklady na výrobu, ale s lepšími fyzikálními vlastnostmi. Výsledkem takového míchání je materiál Mater-Bi (Novamont), který se dělí podle toho, s čím se smíchal škrob, do tří hlavních tříd: Třída Z - TPS smíchán s polykaprolaktonem Třída Y - TPS smíchán s deriváty celulózy Třída V - TPS obsažen z více než 85 % [25]

- Bio-polyethylen (Bio-PE) Bio-polyethylen je vyroben z etanolu, při kvašení cukrové třtiny se odstraní skupina alkoholů. Úpravami lze získat jak LDPE, tak i HDPE. Bio-polyethylen si zachovává vlastnosti PE na bázi ropy. [35]

30

3.3.5

Normativní prostředí týkající se biodegradabilních plastů

V souvislosti s biodegradabilními plasty a plastovými obalovými materiály byly pro ČR vydány některé normy. Následuje výčet norem týkajících se daného materiálu.

Česká technická norma ČSN EN ISO 20200 Plasty - Stanovení stupně rozkladu plastů za simulovaných podmínek kompostování v laboratorním měřítku

Česká technická norma ČSN EN 14806 Obaly - Předběžné hodnocení rozpadu obalových materiálů v modelových podmínkách kompostování v laboratorním měřítku

Česká technická norma ČSN EN 14045 Obaly - Hodnocení rozpadu obalových materiálů pomocí prakticky zaměřených zkoušek při definovaných podmínkách kompostování

Česká technická norma ČSN EN 13432 Obaly - Požadavky na obaly využitelné ke kompostování a biodegradaci - Zkušební schéma a kritéria hodnocení pro konečné přijetí obalu

3.4

Využití biodegradabilních plastů a způsoby nakládání s daným

materiálem

Degradovatelné plasty mají oproti běžným plastům tu výhodu, že se za optimálních podmínek v prostředí rozloží, ať už zcela nebo na drobnější fragmenty. V následující části uvedu možné využití daných materiálů a způsoby nakládání s biodegradabilními plasty.

3.4.1

Biodegradace

V první řadě je nutné vysvětlit základní proces, který hraje nejdůležitější roli hlavně při odstraňování biologicky rozložitelného plastového odpadu.

31

Biologický rozklad, neboli biodegradace, je speciálním případem degradace, při kterém dochází k rozkladu polymerů enzymatickým působením živých organismů. Termín je často používaný ve spojení s ekologií či odpadovým hospodářstvím. [36] Polymery jsou tedy potenciální substráty pro heterotrofní mikroorganismy. Nejčastěji jde o kombinaci více degradačních procesů, ale biodegradace polymeru může být i výsledkem samotného působení mikroorganismů. Enzymatická degradace je dosti pomalý proces, zpočátku může být i nemožný, a proto jí předchází tzv. abiotická degradace, např. fotolýza, fotooxidace, hydrolýza apod. [36, 37] Obecně, čím nižší je molekulová hmotnost, tím se degradabilita pomocí mikroorganismů zvyšuje. Rozpustnost je výrazně snížena při vysoké molekulové hmotnosti, a proto se možnost napadení látky mikroorganismy snižuje. Na druhé straně monomery, dimery a oligomery jsou degradovány snáze. Proto enzymatické degradaci předchází degradace abiotická, kdy se molekulová hmotnost polymeru snižuje. Degradabilitu polymerů také usnadňuje konkurence biologických a abiotických procesů. [36, 37] Bakterie jsou schopné plast poškodit pouze za určitých podmínek. Závisí to na okolním prostředí místa, kde se výrobek nachází. Takové prostředí musí umožňovat existenci mikroorganismů. Další důležitou věcí je povaha polymeru a jeho přísad. Plasty jsou nejčastěji napadány plísněmi. Každá z takových plísní vyžaduje pro svou existenci jisté optimální podmínky, pokud nejsou podmínky splněny, organismus odumírá. Nepříznivé podmínky může však organismus přečkat v podobě spór. [38] Odolnost plastů taktéž záleží na jejich chemickém složení a složení použitých přísad. Při biodegradaci plastových materiálů mikroorganismy získávají jejich rozkladem některé biogenní prvky (N, C, S, P,...), které jim slouží jako zdroj energie a jsou nezbytné pro jejich růst. Většina mikroorganismů, které jsou schopny napadat polymery a jejich přísady, patří do kmene hub rodu Penicillium, Aspergillus, Cladosporium, Rhizopus apod. [38] U polymerů, v jejichž řetězci jsou heteroatomy, tj. polyethery, polyamidy, polyuretany nebo polyestery, probíhá biodegradace snadněji. Schopnost biologické degradace plastů také záleží na typu rozkládajících mikroorganismů. Mikroorganismy jsou mezofilní a termofilní. Teplota, vlhkost, přítomnost živin a pH jsou další podmínky v prostředí ovlivňující biodegradaci. [30] Díky přirozeným rozkladným procesům se atomy uhlíku vracejí zpět do ekosystému ve formě oxidu uhličitého a mohou být opět využity v procesu fotosyntézy a následně se stali součástí biopolymerů. K rozkladným procesům samozřejmě přispívají i živoči32

chové svým dýcháním, trávením potravy, vylučováním apod. Takové procesy jsou součástí tzv. uhlíkového cyklu - nepostradatelný pro život na Zemi. [26]

3.4.2

Využití biodegradabilních plastů

Biodegradabilní plasty jsou stále novinkou na trhu a zcela se ještě nezapojily do běžného užívání. Každopádně produkce těchto plastů stále roste. Produkci za rok 2011 a odhad celosvětové produkce bioplastů v budoucnu, podle European bioplastics, ukazuje příloha č. 3.



Potravinářství

V potravinářském průmyslu je balení potravin velmi důležité z hlediska ochrany potravin, aby zůstala co nejdéle kvalitní. Například polyolefíny, polyestery nebo polyamidy jsou dostupné, levné, a mají výborné vlastnosti (pružnost, tažnost a bariérové vlastnosti - propustnost pro plyny), proto jsou v poslední době používány nejčastěji jako obalový materiál. [39] Dále se používá PHB, TPS či aromaticko-alifatické kopolyestery. [30]

Ecoflex - je to aromaticko-alifatický kopolyester primárně založený na ropě (dále se při výrobě používá kyselina tereftalová, kyselina adipová a 1,4-butandiol). [30] Je podobných vlastností jako polyethylen, ovšem je zcela kompostovatelný a biologicky rozložitelný (během jednoho týdne). Vyrábí se z něj pytle, sáčky a obaly pro jednorázovou aplikaci. [40]

Ecovio - je to směs Ecoflexu a PLA (45 %). Využitím srovnatelný s Ecoflexem. [40]

Bionolle - je to alifatický polyester na bázi diolů a dikarboxylových kyselin. Má shodné vlastnosti jako LDPE, je měkký a pevný. Uplatňuje se především jako obalový materiál. [40]



Lékařství

V praxi se v lékařství používají už delší dobu. Vyvinutí biodegradabilních plastů bylo velkým přínosem, protože se při aplikaci do těla po skončení své role zcela rozloží a vstřebá. [41] Používá se například při tkáňovém inženýrství, regenerativní medicíně, 33

genové terapii nebo v bionanotechnologii. [40] Byl vyvinut nový materiál, který je oproti dřívějším plastům elastický a označuje se jako „bioguma“. Biodegradabilních plastů se také hojně využívá ve farmacii při kontrolovaném uvolňování léků. [41] V lékařství se BDP využívají jako kostní šrouby (alifatické polyestery), kostní pláty (PCL, PLA, PHB), antikoncepční implantáty (PCL), nano a mikro částice pro kontrolované uvolňování léčiv (PCL či alifatické polyestery), ochranné membrány při regeneraci tkáně apod. Nejvýznamněji používané materiály jsou Mater-Bi, PHB a PCL. [40]

Mater-Bi - obsahuje směs škrobu s dalšími plasty, nejčastěji s PCL a celulózou. [30]



Zemědělství

V zemědělství jsou plasty používány už více než půl století. Aplikace těchto plastů pro pěstitele představuje efektivnější hospodaření, zvýšení výnosů, lepší ochranu plodin apod. Plasty jsou zde využívány jako mulčovací fólie, kořenáče, kompostovací pytle nebo fóliovníky nebo speciálně využity jako řízené uvolňovače živin a pesticidů nebo v obalování semen. [30] Fólie z BDP jsou v zemědělství využívány např. jako pokrývky skleníku, tunely přes zasazené plodiny, pokrývky siláže či jako mulčovací fólie. V zemědělství je celkově využito téměř 3 miliónů tun plastového materiálu. [30]

LDPE - nejčastěji používán pro výrobu mulčovacích fólií. Po aplikaci na polích se může zaorávat do země. Hrozí zde ale riziko hromadění kousků LDPE, a proto je třeba vyvinout materiál vhodný pro toto použití a zároveň byl zcela rozložitelný. [30]

PBS - také využíván jako mulčovací fólie nebo jako obalový film či taška. Problém s využitím tohoto plastu je v jeho ceně, která je příliš vysoká. [30]

3.4.3

Popis vybraných druhů nakládání s BDP

Biodegradabilní plasty se s rostoucí tendencí využívají v různých směrech. Po skončení životnosti nebo po splnění svého účelu se původní produkt stane odpadem a je zapotřebí 34

řešit, co s takovým odpadem dál. Dle zákona č. 185/2001 sb. o odpadech a o změně některých dalších zákonů je nakládání s odpady přesně vymezeno. Nakládáním obecně s odpady se rozumí: jeho shromažďování, sběr, výkup, přeprava, doprava, skladování, úprava, využití a odstranění. Na tomto místě je třeba zmínit životní cyklus produktu, který je z hlediska ŽP nutno sledovat. Schéma životního cyklu výrobku (bioplastu) zobrazuje příloha č. 4.



Třídění a sběr

Třídění a sběr produktů z bioplastů je stále ještě nedořešený problém. Koluje obava, že příměsi PLA v konvenčních plastech znemožňují jejich mechanickou recyklaci, proto je potřeba z plastového odpadu BDP vytřídit. K oddělování BDP ze směsi plastového odpadu se používá speciální senzor na třídící lince, který na základě infračervené spektroskopie hledá vytřiďovaný plast. [32]



Energetické využití

Bioplasty lze energeticky využívat stejně jako komerční plasty. Energetické využití je upřednostňováno před skládkováním. Jak klasické plasty, tak BDP v sobě uchovávají energetický potenciál. [32]



Recyklace

Všechny bioplasty lze zpracovávat stávajícími technologiemi tak jako komerční plasty z ropy a není potřeba měnit nynější zařízení. [42] Například 30% bio-polyethylentereftalát (bio-PET) je vyrobený z rostlinné báze monomerů pro PET, a proto ho lze recyklovat stávající technologií stejně jako klasické plasty. Pro nejpoužívanější BDP, kterým je PLA, byla navržena nová technologie recyklace, kdy se zpětně vyrábí kyselina mléčná. To by ale znamenalo nutnost vytvoření samostatného třídícího systému, který by zajistil dostatečný přísun této suroviny. [32]



Odstranění BDP

,,Likvidace stále ještě představuje velký problém. Sice existují bioplasty, které jsou certifikovány jako kompostovatelné, ale ve skutečnosti jsou v kompostovacích zařízeních většinou vytříděny. Hlavním důvodem je, že se tyto produkty opticky nijak neliší od normálních plastů. Protože mohou zasahovat do kompostovacího procesu, jsou po-

35

važovány za nežádoucí příměsi. Certifikace jako „kompostovatelný“ znamená, že v experimentálních podmínkách dojde v průběhu 6 až 12 týdnů k jejich rozsáhlé degradaci. Kompostovací zařízení ale zpravidla pracují v kratším časovém režimu, takže ani nemůže dojít k úplné degradaci bioplastů. Odborníci jsou dokonce proti odkládání bioplastů do popelnic na bioodpad. Kromě toho může utrpět i disciplína spotřebitelů v třídění odpadů, když se budou v bioodpadu opakovaně vyskytovat "plastové" obaly. Pro privátní kompostování rozhodně nejsou bioplasty vhodné. Množství kompostu většinou není dostatečně velké na to, aby se v oblasti jádra vytvořily optimální podmínky pro rozklad (teplota a vlhkost). Bioplasty odhozené do volné krajiny ve víře v jejich snadnou degradaci se rozkládají velmi pomalu, takže i tyto bioplasty dlouho hyzdí krajinu. V současné době je jedinou formou likvidace spalování společně se směsným odpadem. Smysluplné řešení zdá se zatím není k dispozici. Mulčovací biofólie mohou být po sklizni zapraveny do půdy, kde se postupně rozloží. Kompostovatelnost u mulčovacích fólií funguje lépe než u tradičních bioplastů, důvodem je jejich menší tloušťka. Nevýhodou je však 2 až 2,5krát vyšší cena.ˮ [28]



Kompostování

Při kompostování je nutné dodržet podmínky dané normami. Certifikované materiály se označují vhodnými značkami, které udávají kompostovatelnost či biodegradovatelnost např. i v půdě nebo vodě. S certifikací jsou na tom nejlépe fólie z PLA a PHA, do některých silnostěnných produktů se přidávají bioaditiva, která urychlují rozklad tak, aby se splnily požadavky norem. Takto certifikované a značené výrobky lze třídit společně s bioodpadem. [32] Symboly označování BDP jsou uvedeny v příloze č. 2. Kompostování je přirozená cesta recyklace. Jakmile rostlina odumře, její části jsou rozloženy za pomocí mikrobů v půdě a živiny, které se vytvoří, budou využity pro vyklíčení semene a následný růst rostliny. Přirozenému rozkladnému procesu podléhají organické materiály, jako je hnůj, listí, tráva, potraviny apod. Během kompostování jsou organické zbytky převedeny na kvalitní humusové látky, tzv. kompost. Takovýto konečný produkt je cenným zdrojem pro zemědělské, zahradnické či lesnické účely. [25] Kompostování je pravděpodobně nejstarší recyklační technologie, datuje se od počátku Řeků a Římanů, kde jsou biblické zmínky o kompostování. Vědomosti o kompostování se předávaly ze země do země, z generace na generaci až do dnes, kdy byla vyvinuta moderní kompostovací zařízení. [25] 36

Kompostovací proces používaný v průmyslových kompostárnách je pouze napodobování a urychlování toho, co příroda dělá každý den. V kompostárnách se materiál rozkládá rychleji, protože probíhá za vyšších teplot. V posledních letech se trend průmyslového kompostování dosti rozšířil. Otázka ochrany ŽP vedla k rostoucímu zájmu o rozvoj ekologicky šetrného způsobu odstranění KO a průmyslových odpadů. [25] Je známo, že plastový odpad přispívá k velkému objemu KO. Obecně lze říci, že strategie nakládání s odpady klade důraz na omezení vzniku odpadu, znovu využití odpadu a recyklaci. Kompostovatelné plasty jsou polymery, které podstoupí proces biologické degradace při kompostování za vzniku CO2, vody, anorganických sloučenin a biomasy. [25] V poslední době byly kompostovatelné obalové materiály uvedeny na trh, aby se snížilo množství konvenčních obalových materiálů. PLA se v USA (Pojené státy americké) vyrábí rychlostí 140 000 tun/rok. [25] Kompostování je řízený proces biologického rozkladu a transformace rozložitelného materiálu (bioodpadu - organického odpadu) na humusové látky zvané kompost, za působení aerobní, mezofilní a termofilní degradace organické hmoty. Probíhá za přítomnosti mikroorganismů a makroorganismů s cílem vytvořit kompost. Proces má za následek vznik CO2, H2O, minerálních látek a stabilizované organické hmoty (kompost, humus). [25] Je to aerobní proces, během kterého dochází činností mikro/makro organismů za přístupu vzduchu k přeměně využitelného bioodpadu na stabilizovaný výstup - kompost. Jsou tři druhy kompostování. Otevřené kompostování je takové, kdy kompostovací procesy probíhají na určené volné ploše. Uzavřené kompostování je takové, kdy jsou kompostovací procesy uskutečňovány v uzavřeném prostoru a toto celé je chráněno před nepříznivými povětrnostními vlivy. Reaktorové kompostování je takové, kdy procesy probíhají v uzavřeném prostoru s úplnou ochranou proti nepříznivým klimatickým podmínkám a s možností dalšího jímání a zpracování technologického vzduchu. [43] Kompost je půdní organický materiál získaný biodegradací. Směs se skládá hlavně z rostlinných zbytků, ale i z jiných organických materiálů, s podílem obsahu minerálních látek. [25]

Z důvodu souvisejícího výzkumu, který bude popsán později, bude následujících pár vět věnováno domácímu kompostování. Domácí kompostování je do jisté míry něco 37

jiného, než řízené kompostování. Kompostovatelné či biodegradabilní plasty, lépe řečeno jejich rozkladné procesy nemusejí tedy v obou případech probíhat stejně.

- Domácí kompostování Tuto formu kompostování lze považovat za nejjednodušší a nejlevnější zpracování bioodpadu. Dle platné legislativy je považováno za předcházení vzniku odpadu. V různé literatuře se uvádí též název domovní kompostování. Je to způsob, kterým si domácnost obvykle vyrobí kompost z bioodpadů vzniklých v domácnosti či na zahradě. Kompostování

je

obvykle

uskutečněno

v

malých

kompostérech

o

rozměrech

100×100×100 cm. Materiálem pro výrobu je nejčastěji dřevo, pletivo a plastu nebo lze kompostovat prostě jen na hromadě. Jedná se o tradiční metodu zpracování odpadu přímo u zdroje bez potřeby další manipulace. Výsledkem zpracování je kvalitní hnojivo. [43] Také je zapotřebí kontrolovat, co vše přijde do kompostu a zda je vše pro kvalitní kompost vhodné. Vhodné materiály pro domácí kompostování jsou zbytky ovoce a zeleniny, pevné zbytky jídel (pečivo, sýry,...), vaječné skořápky, kávové filtry, čajové sáčky, peří a srst hospodářských zvířat, opadané listí, kosená tráva, zbytky z údržby zeleně, květiny, okrasné rostliny, odpad z klecí domácích zvířat či malé množství novinového papíru. Naopak mezi nevhodné materiály se označují vařené, tekuté a kašovité zbytky jídel, kosti, zbytky masa a uzenin, impregnované dřevo, vata, dětské pleny, popel (z ohniště či grilů), textil, kůže, cigarety, kovy, plasty, časopisy a barevné tiskoviny, zbytky tapet, barvy, léky, prací prostředky a baterie. [43] Kvalita výsledného kompostu se odvíjí právě také od materiálu, který se použije při kompostování. Pro typický kuchyňský odpad z domácnosti je nejvhodnější použití uzavřeného kompostéru, kdy je kompost chráněn a lze zaručit kvalitní hygienizaci. Nutno ovšem hlídat provzdušněnost a vlhkost. Provzdušnění je zaručeno převážně difúzí a konvekcí, i přesto je doporučeno alespoň jednou za šest měsíců kompost vidlemi nebo lopatou mechanicky překopat. [43]

- Vermikompostování Vermikompostování je specielní případ kompostování za využití schopnosti žížal přeměňovat rostlinné zbytky na kvalitní organické hnojivo - vermikompost. Vermikompostér lze umístit například do garáže, na balkón či na terasu, a proto není vermikom38

postování omezeno nutností vlastnit zahradu. Potřeba ale hlídat vhodnou vlhkost a teplotu pro žížaly, ta je kolem 20 °C. Při správné údržbě vermikompostéru obsah nezapáchá. [43]

4 MATERIÁL A METODIKA

Současně se zpracováváním literárního přehledu dané problematiky je připojen i základní výzkum ověření degradace biodegradabilních nebo kompostovatelných materiálů v podmínkách domácího kompostování. Dále následuje charakteristika základního výzkumu.

4.1

Výzkum - praktická zkouška

Jedná se o základní výzkum, kdy je dle vlastní nepředepisované metodiky zjišťováno, jak se biodegradabilní nebo kompostovatelné plasty budou chovat v podmínkách jiných, než laboratorních či kontrolovaných podmínek kompostování na průmyslových kompostárnách. Výzkum je založen na principu domácího kompostování. Sledované vzorky kompostovatelných plastů mají certifikaci pro použití v řízených kompostárnách. Hlavní myšlenkou výzkumu je ověření degradace daných materiálů za nekontrolovaných podmínek (a to i mimo domácí kompost).

4.2

Popis lokality umístění kompostéru

Lokalitu výzkumu lze z většího měřítka umístit téměř na hranici kraje Vysočiny a Jihomoravského kraje (JMK). Konkrétně se jedná o obec Borač s nadmořskou výškou 279 m ležící v JMK. Domácí kompostér je umístěn v jabloňovém sadu pod jižním svahem cca 10 m od zděné budovy. Přímí sluneční svit dopadá na kompostér během celého dopoledne ihned od východu slunce a kolem druhé hodiny odpolední se na něj přesune stín, od té doby až do západu slunce je ve stínu. Obec se nachází v údolí. Přesné zaznačení lokality se nachází v příloze č. 5. 39

Následující tabulka (tab. č. 3), která zobrazuje data o dané lokalitě podle Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ).

Tabulka č. 3: Územní roční srážky a teploty pro danou lokalitu [44, upraveno podle 50]

Rok 2012

Územní roční srážky [mm]

Územní roční teplota [°C]

JMK

501

9,5

Vysočina

646

8

4.3

Materiál - vzorky a kompostér - Vzorky - výzkum probíhal u 9 vzorků, které jsou deklarované jako rozložitelné

v přírodě či kompostovatelné a které jsou dostupné v českých a polských obchodních sítích. Tyto konkrétní vzorky byly ovšem poskytnuty Mgr. Ing. Magdalenou Vaverkovou, Ph.D, vedoucí práce. Jedná se o plastové sáčky nebo nákupní tašky a jednorázové kompostovatelné nádobí (kelímky a tácky). Vzorky jsou vyobrazeny v příloze č. 6 včetně soupisu materiálu, z kterých se jednotlivé vzorky vyrábějí.

- Kompostér - pro výzkum byl využit domácí kompostér, resp. dvou kompostérů. Oba jsou vyrobené ze dřeva, umístěné přímo na povrch terénu bez jeho úpravy. Jeden je o rozměrech 160×130×100 cm a druhý 105×100×80 cm. Před zahájením výzkumu byl kompost již založen a rozkladné procesy uvnitř kompostu probíhaly, kompost byl jednou překopán, přeházen a doplněn novým odpadem zhruba měsíc před začátkem výzkumu. Jedná se o otevřené kompostování. Domácí kompost použitý pro výzkum byl složen převážně z králičího hnoje, posečené trávy, bioodpadu z kuchyně (sáčky z čajů, slupky z ovoce, káva apod.) a dále se na kompost ukládaly části rostlin, peří či srst hospodářských zvířat a dřevěný popel. Současně s tímto výzkumem byla založena i orientační zkouška rozkladu daného materiálu mimo kompost, kdy byly vzorky umístěny do půdy v sadu. Pro výzkum byla vytyčena travinná plocha o rozměrech 210×150 cm. Vlastnosti půdy vyplývající z BPEJ jsou popsány v příloze č. 7. 40

V laboratořích Mendelovy univerzity byl během studia, v rámci povinného předmětu Odpadové hospodářství, proveden základní rozbor domácího kompostu, do kterého se ukládaly vzorky. Ve vzorku byl sledován obsah kadmia a olova, obsah spalitelných látek a pH. Rozbor byl proveden pod dohledem vyučující Ing. Hany Syrové. Vlastnosti kompostu uvádí tabulka č. 4.

Tabulka č. 4: Vlastnosti sledovaného vzorku kompostu [50] spalitelné látky

pH

(%) kompost

4.4

44,6

8,74

Pb

Cd

(mg)

(mg)

0,852

0,186

Metodika výzkumu

Samotný výzkum započal 1. září 2012, kdy byly sledované vzorky uloženy do kompostu. Do většího kompostéru bylo vloženo 7 vzorků degradovatelných sáčků a do menšího dva jednorázové kusy nádobí z BDP (kelímek a tácek). Do obou kompostérů byly vzorky umístěny stejným způsobem tak, že byly vloženy do čerstvě vyhloubených děr a zakryty zhruba dvaceti centimetrovou vrstvou kompostu. Vzorky v sadu byly rovnoměrně rozmístěny na ploše 210×150 cm a vloženy do děr 20×20×15cm, poté zasypány původní vrstvou půdy. V příloze č. 8 se nachází fotodokumentace kompostérů a plochy v sadu včetně uložení zkoumaných vzorků. Po celou dobu experimentu kompost nebyl překopáván ani se do něj jiným způsobem nezasahovalo. Pro výzkum jsem zvolil délku uložení vzorků v kompostu 3 měsíce.

5 VÝSLEDKY A DISKUZE Po uplynutí 12 týdnů, tedy 1.12.2012, byly všechny vzorky vytaženy a byl kontrolován jejich rozklad. U vzorků plastových sáčků v kompostu byla zaznamenána změna pouze u vzorku č. 6, všechny ostatní vzorky plastových sáčků byly beze změn oproti původnímu stavu. Jednorázové nádobí, tedy vzorek č. 8 a č. 9, byly v kompostu zcela rozlože-

41

ny a nezanechaly žádné vizuální zbytky. Částečně rozložený vzorek plastového sáčku a oba zcela rozložené vzorky se nachází na obrázku č. 2 (obr. č. 2).

Obrázek č. 2: Stupeň rozkladu daných vzorků v kompostu [50]

Vzorek č. 6 je plastový sáček dle výrobce vyrobený ze škrobu. Došlo u něj k částečné degradaci a oddělení menších fragmentů, a kromě změny barvy, kterou vzorek podstoupil, není možné vizuálně posoudit jiné způsoby přeměny. Vzorky č. 8 a 9 jsou vyrobeny z cukrové třtiny a pšeničné celulózy. U vzorků plastových sáčků uložených v sadu pod povrchem půdy také nebyly zaznamenány změny, kromě vzorku č. 1, který se začal pouze částečně rozpadat na menší části. Tak jako u vzorků umístěných v kompostu se kromě vzorku č. 8 a č. 9 nerozložil žádný další vzorek. U zmíněných vzorků č. 8 a č. 9 v sadu byl zaznamenán větší rozklad, ovšem po obou vzorcích zůstaly viditelné fragmenty.

42

Obrázek č. 3 (obr. č. 3) ukazuje částečný rozklad plastového sáčku a jednorázového nádobí v sadu. Příloha č. 9 zobrazuje ostatní zkoumané vzorky po uplynutí doby trvání výzkumu.

Obrázek č. 3: Stupeň rozkladu daných vzorků v sadu [50]

Ač např. u vzorku č. 3 výrobce uvádí že výrobek kompletně biodegraduje do 90 dnů, při domácím kompostování toto tvrzení zdaleka neplatí.

V reálných podmínkách Centrální kompostárny Brno a. s., proběhl roku 2011 podobný výzkum. Výzkum byl zaměřen taktéž na ověření stupně degradace plastových tašek označovaných jako kompostovatelné, degradovatelné či 100% biodegradabilní, 43

ale tentokrát v řízené kompostárně. Autoři tohoto pokusu zjistili, že testované kompostovatelné vzorky podstoupily podstatnou část rozkladu nebo se rozložily úplně. Vzorky z HDPE se stejně jako v pokusu při domácím kompostování nerozložily. [45] Vzorky č. 1, 2, 3, 5 a 6 byly pro oba výzkumy stejné. Oba dva výzkumy probíhaly stejně dlouho dobu. V průmyslové kompostárně se ze zmíněných nerozložil pouze vzorek č. 2, ostatní podstoupily téměř úplný rozklad. [45] Tyto výsledky se mohou lišit proto, že BDP nejsou zcela vhodné pro domácí kompostování. Domácí kompostéry nedisponují tak velkou kapacitou, a tudíž se ne vždy dosáhne optimálních podmínek pro rozklad (hlavně problém s teplotou a vlhkostí uvnitř kompostu). Jeden z důvodů proč zkoumané vzorky nepodlehly degradaci může být právě nedosažení potřebné teploty uvnitř kompostu. Dále je důležitý srážkový faktor, v nekontrolovaném kompostování je vlhkost kompostu závislá na příchozích srážkách. Následuje tabulka č. 5, kde jsou údaje o měsíční teplotě a srážkách během sledovaného období.

Tabulka č. 5: Měsíční teploty a srážky za sledované období JMK Vysočina



září 38 15,0 43 13,1

srážky [mm] teplota [°C] srážky [mm] teplota [°C]

[44, upraveno podle 50]

říjen 56 8,7 46 7,2

listopad 19 5,9 22 4,6

Mohou BDP ovlivňovat ŽP?

Jak bylo již dříve zmiňováno, otázka ŽP je jedna z nejdůležitějších, která se z environmentálního hlediska sleduje (např. LCA), v tomto případě BDP. Z pokusu je zřejmé, že za nekontrolovaných podmínek nedochází k certifikované degradaci, což u BDP představuje problém. V ŽP jsou takto nerozložené plasty na obtíž a zatěžují jej a ani samotná výroba BDP založených na ropě nepřispívá k udržitelnému rozvoji. Za předpokladu úplného rozkladu BDP v prostředí, třeba i po několika letech (závisí na podmínkách prostředí), nastává další problém. Některé BDP se vyrábí jako směs konvenčních plastů a bioplastů. V prostředí má schopnost rozkladu pouze degradovatelná složka směsi a zbylá část setrvá v prostředí a znečišťuje jej.

44

Bioplasty vyráběné z biomasy mají kladný vliv na ŽP, a to z důvodu nahrazení neobnovitelné základní suroviny alternativou. Negativa se však mohou objevit při rozsáhlé výrobě bioplastů, během které dochází k záboru půdy pro pěstování alternativní plodiny a mohla by se zvýšit půdní eroze i tam, kde původně nebyla hrozbou. Obrovský problém nastává tehdy, kdy se plastový odpad dostane do řek a moří. Zde se odpad kumuluje a ohrožuje životy zvířat. Ryby, obojživelníci, ptáci i ostatní zvířata žijící v tomto znečištěném prostředí umírají např. po pozření částí odpadu nebo proto, že je odpad nějakým způsobem uvězní a živočich umírá vyčerpáním. Plasty degradovatelné ve vodě by mohly tomuto problému pomoci předcházet.

6 ZÁVĚR

Plasty mají vynikající mechanické vlastnosti, díky kterým se hojně využívají. Po skončení jejich životnosti se mohou stát cennou druhotnou surovinou. Při zvolení správných recyklačních postupů není zatěžováno životní prostředí. Nejhorší způsob nakládání s plastovým odpadem je jeho skládkování, kdy se velmi špatně rozkládá a setrvává v prostředí. S ohledem na ŽP vznikly nové druhy plastů. Bioplasty jsou materiály, využívající pro výrobu obnovitelnou biomasu. Dále se rozlišují kompostovatelné a degradovatelné plasty. Kompostovatelné bioplasty mají tu výhodu, že lze opětovaně využívat obnovitelný zdroj, protože k výrobě posloužila nějaká rostlina, výrobek z kompostovatelného plastu se využije a následně po skončení životnosti ho lze za kontrolovaných podmínek zcela rozložit na CO2, H2O, ale hlavně biomasu a organické sloučeniny. Z těchto produktů vznikne kompost, který poslouží k růstu další rostlině pěstované jako alternativní zdroj energie. Biodegradabilní plasty jsou vyráběny jak z biomasy, tak z ropy. Nejvýznamnějším plastem ze skupiny vyráběných z obnovitelných zdrojů je s největší pravděpodobností PLA, vyráběný z rostlin produkující škrob. V blízké době budou materiály pro PET lahve nahrazeny právě PLA, s jeho celkovou výrobní kapacitou téměř dvou miliónů tun. Aby se částečně vyhovělo požadavkům na ŽP, ale zároveň byly ponechány mechanické vlastnosti plastů, vyrábí se produkty ze směsí bioplastů a konvenčních plastů.

45

Pro hodnocení a stanovení stupně rozkladu BDP byly vydány příslušné normy upravující podmínky či požadavky na kompostování a biodegradaci. BDP se pomalu začleňují do běžného života, náklady na výrobu jsou ale zatím oproti konvenčním plastům stále vysoké. Využívají se hojně v potravinářství především jako obalový materiál, ale také jako netkané textilie v zemědělství nebo ve farmacii (řízené uvolňování léčiv) a lékařství. Pro medicínu mají právě tu výhodu, že jsou schopny se v těle zcela rozložit a vstřebat. BDP vyráběné z obnovitelných zdrojů jsou příznivé pro životní prostředí tím, že není spotřebovávána ropa jakožto neobnovitelný zdroj. Hlavní složkou pro výrobu je biomasa. Při rozkladu takového BDP nevnikají škodlivé látky do prostředí. BDP vyrobené z ropy nebo biodegradabilní směsi bioplastů s komerčními plasty tuto výhodu oproti předešlým nemají a v prostředí se při rozkladu mohou dostávat škodlivé látky. Z provedeného výzkumu plyne, že BDP nejsou pro domácí kompostování vhodné. Pro biologický rozklad plastů je zapotřebí dosáhnout nutných podmínek (určitá teplota, vlhkost) a tohoto se v nekontrolovaných podmínkách docílí těžko. Z 6 deklarovaných plastových sáčků (certifikovaných jako 100% rozložitelné, biodegradabilní nebo kompostovatelné) se za daných podmínek nerozložil ani jeden, i přesto že výrobce deklaruje opak.

46

7 POUŽITÁ LITERATURA [1] RAAB M., 2005: Polymery a lidé. Databáze online [cit. 2013-02-15]. Dostupné na: http://archiv.otevrena-veda.cz/users/Image/default/C1Kurzy/Chemie/33raab.pdf [2] KUDELOVÁ K., JODLOVSKÁ J., ŠARAPATKA B., 1999: Odpady. 1. Vyd. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 187 s., ISBN 80-244-0046-4. [3] FILIP J., BOŽEK, F., KOTOVICOVÁ J., 2006: Komunální odpad a skládkování. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně., ISBN 80-7157-712-X. [4] BUSINESS MEDIA CZ, s.r.o., 2010: Jak využít plasty po skončení jejich životnosti. Business media: Technický týdeník č. 17, ISSN 0040-1064. [5] BOŽEK F., URBAN R. a ZEMÁNEK Z, 2003: Recyklace. 1. vyd. Vyškov: Vysoká vojenská škola pozemního vojska, 202 s., ISBN 80-238-9919-8. [6] SKOČILAS, J.: Bioplasty: Biodegradovatelné materiály. Databáze online [cit. 2013-02-15]. Dostupné na: http://u12133.fsid.cvut.cz/podklady/TZPK/Bioplasty.pdf [7] BOŽEK F., KOMÁR A. a DVOŘÁK J., 1999: Possibillities of effective plastic waste utilization. In HALOUSKOVÁ O.: Proceedings of the International Conference ,,Plastic Waste Recycling and Disposalˮ. Seč: VŠCHT Prague, 24 - 25th November 1999, ISBN 80-7080-361-4. [8] DUCHÁČEK V., 2006: Polymery - výroba, vlastnosti, zpracování, použití. 2. vyd., Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze., ISBN 80-7080-617-6. [9] ZEHNÁLEK J., 2005: Chemie, paliva, maziva. 2. vyd. Brno: Mendelova lesnická a zemědělská univerzita v Brně, 179 s., ISBN 80-7157-900-9. [10] STOKLASA K., 2005: Makromolekulární chemie I. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 108 s. [11] JANOŠKO I., 2011: Odpadní plasty - odstraňování a recyklace. Komunální technika, Nitra: Profi Press s.r.o., s. 41-42

47

[12] RAAB M., KOTEK J., 2009: Makromolekulární chemie: Quo vadete, polymery. Vesmír 88, 25: s. 186-190. [13] HOBRLAND M., 2012: FAN CLUB Polyvinylchloridu (PVC). Databáze online [cit. 2013-02-15]. Dostupné na: http://www.trideniodpadu.cz/trideniodpadu.cz/ Fankluby/Entries/2011/8/21_FAN_CLUB_Polyvinylchloridu_%28PVC%29.html [14] PARLAMENT ČESKÉ REPUBLIKY, 2001: Zákon č. 185/2001 Sb. o odpadech a o změně některých dalších zákonů, Sbírka zákonů [15] PARLAMENT ČESKÉ REPUBLIKY, 2001: Zákon č. 477/2001 sb. o obalech a změně některých zákonů (zákon o obalech), Sbírka zákonů [16] HALOUSKOVÁ O., 1999: Plastové odpady: recyklace, zneškodnění. 1. vyd. Praha: Vydavatelství VŠCHT, 88 s., ISBN 80-7080-361-4. [17] BEŇO Z., ELSÄSSER T., HOUDKOVÁ L., PĚČEK J., SPONAR J. a TABASOVÁ A., 2011: Recyklace: Efektivní způsoby zpracování odpadů. Brno: Vitium, 149 s., ISBN 978-80-214-4240-5. [18] DUCHÁČEK V., 2005: Ekologické, technologické a ekonomické aspekty odstraňování a zhodnocování polymerních odpadů In HALOUSKOVÁ O.: Polymery a životní prostředí. Sborník semináře 051102. Chrudim: Vodní zdroje Ekomonitor spol. s.r.o. [19] ENVIWEB S.R.O., 2008: Evropský trh plastů roste, prioritou se stává ekologie. Databáze online [cit. 2013-02-21]. Dostupné na: http://www.enviweb.cz/clanek/obecne/ 71585/evropsky-trh-plastu-roste-prioritou-se-stava-ekologie [20] ODSTRČILOVÁ L., KVAPILOVÁ P., HOZÍKOVÁ B., JANÍČEK A., BAUMANN E., 2007: Plasty - zátěž pro životní prostředí. Databáze online [cit. 2013-02-16]. Dostupné na: http://www.dvorek.eu/clanek/2063 [21] HORÁK Z. a kol., 2005: Dopad recyklace polymerů na životní prostředí, s. 42-44. In HALOUSKOVÁ O.: Polymery a životní prostředí, Sborník semináře 051102, Chrudim: Vodní zdroje Ekomonitor spol. s r.o.

48

[22] NEZVAL J., 2005: Vývoj světové spotřeby PET materiálu. Databáze online [cit. 2013-02-16]. Dostupné na: http://www.petrecycling.cz/rec-05_vyvoj.htm [23] LEŠINSKÝ D., 2004: Environmentálne degradovateľné plasty. Databáze online [cit. 2013-01-20]. Dostupné na: http://www.enviweb.cz/clanek/archiv/49745/ environmentalne-degradovatelne-plasty [24] KYRIKOU I., BRIASSOULIS D., 2007: Biodegradation of Agricultural Plastic Films: A critical rewiev. J Polymer Environ. Springer, 15: s. 125-150 [25] RUDNIK E., 2008: Compostable Polymer Materials. 1.vyd. Elsevier, Oxford, 211 s., ISBN 978-0-08-045371-2. [26] KROISOVÁ D., 2009: Biodegradovatelné polymery - úvod do problematiky. 1. vyd., Liberec: Technická univerzita v Liberci., 78 s., ISBN 978-80-7372-468-9. [27] PEPPAS N.A., LANGER R.S., 1993: Biopolymers I. Berlin: Springer - Verlag, 272 s. [28] NEHASILOVÁ D., 2012: Jsou bioplasty opravdu alternativou? Databáze online [cit. 2013-02-15], ÚZEI: Agronavigátor. Dostupné na: http://www.agronavigator.cz/default.asp? ids=146&ch=1&typ=1&val=118744 [29] EUROPEAN BIOPLASTICS, Fact sheet: Bioplastics – a family of materials. Berlin, 8/2012 [30] KOUTNÝ M., 2010: Biodegradabilní plasty: současnost a perspektivy. Databáze online [cit. 2013-01-20]. Dostupné na: http://www.ekomonitor.cz/sites/default/files/ file/seminare/20100324/prezentace/11_Stloukal.pdf [31] OBRUČA S., 2007: Bioplasty - materiál budoucnosti I. Databáze online [cit. 2013-02-22]. Dostupné na: http://www.inovace.cz/novinky/681-bioplasty-materialbudoucnosti-i [32] VÖRÖS F., 2013: Bioplasty - nový problém pro odpadáře/V. Odpady, měsíčník vydavatelství Economia a. s., s.24

49

[33] OBRUČA S., 2007: Bioplasty - materiál budoucnosti II. Databáze online [cit. 2013-02-22]. Dostupné na: http://www.inovace.cz/novinky/680-bioplasty-materialbudoucnosti-ii [34] SHEN L., HAUFE J., PATEL M., 2009: Product overview and market projection of emerging bio-based plastics. Utrecht: Universiteit Utrecht, 249 s. [35] BIOPOLYETHYLENE, 2011: What is biopolyethylene? Databáze online [cit. 2013-04-12]. Dostupné na: http://biopolyethylene.com/ [36] SHAH A. A., HASAN F., HAMEED A., AHMED S., 2008: Biological degradation of plastics: A comprehensive review. Biotechnology Advances, Elsevier, 26 (3): s. 246-265 [37] GU J. D., 2003: Microbiological deterioration and degradation of synthetic polymeric materials: recent research advances. International Biodeterioration And Biodegradation, Elsevier, 52 (2): s. 69-91 [38] HAGEN V., 1977: Únava a stárnutí materiálu. 1. vyd., Brno: Ediční středisko Vysokého učení technického, 76 s. [39] PETERSEN K. a kol., 1999: Potential of biobased materials for food packaging. Trends in Food Science and Technology, 10: s. 52-68 [40] HARAŠTOVÁ A., 2012: Ověření stupně degradace biologicky rozložitelných obalů v čase, Diplomová práce (in MS) Brno: Mendelova univerzita v Brně [41] BRANNON-PEPPAS L., 1997: Polymers in controlled drug delivery: Medical Plastics and Biomaterials Magazine. Databáze online [cit. 2013-02-23]. Dostupné na: http://www.mddionline.com/article/polymers-controlled-drug-delivery [42] BIOPLANETA, 2004: O bioplastech. Databáze online [cit. 2013-04-12]. Dostupné na: http://www.bioplast.cz/bioplast.php?menu=BIOPLASTY [43] HŘEBÍČEK J., KALINA J. a TOMEK J., 2010: Projektování nakládání s bioodpady v obcích. 1. vyd. Brno: Littera, 101 s., ISBN 978-80-85763-56-0.

50

[44] ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV, Databáze online [cit. 2013-03-15]. Dostupné na: http://www.chmi.cz/ [45] VAVERKOVÁ M., ADAMCOVÁ D., 2013: Evaluation of biodegradability of plastics bags in composting conditions, Environmental protection engineering, v tisku [46] EUROPEAN BIOPLASTICS, 2012, Institute for Bioplastics and Biocomposites, Databáze online [cit. 2013-03-15]. Dostupné na: http://en.european-bioplastics.org/ press/press-pictures/labelling-logos-charts/ [47] http://www.google.com [48] http://www.mapy.cz [49] VÝZKUMNÝ ÚSTAV PRO ZÚRODNĚNÍ ZEMĚDĚLSKÝCH PŮD BRNO, Databáze online [cit. 2013-03-15]. Dostupné na: http://tilia.zf.mendelu.cz/~xkucera0/ galerie 2004_5/bpej.htm [50] Zloch Jan Česká technická norma ČSN EN ISO 20200 Plasty - Stanovení stupně rozkladu plastů za simulovaných podmínek kompostování v laboratorním měřítku Česká technická norma ČSN EN 14806 Obaly - Předběžné hodnocení rozpadu obalových materiálů v modelových podmínkách kompostování v laboratorním měřítku Česká technická norma ČSN EN 14045 Obaly - Hodnocení rozpadu obalových materiálů pomocí prakticky zaměřených zkoušek při definovaných podmínkách kompostování Česká technická norma ČSN EN 13432 Obaly - Požadavky na obaly využitelné ke kompostování a biodegradaci - Zkušební schéma a kritéria hodnocení pro konečné přijetí obalu

51

8 SEZNAM OBRÁZKŮ Obrázek č. 1: Dělení polymerů ................................................................................... 12 Obrázek č. 2: Stupeň rozkladu daných vzorků v kompostu ......................................... 42 Obrázek č. 3: Stupeň rozkladu daných vzorků v sadu ................................................. 43 Obrázek č. 4: Světový nárůst produkce biodegradabilních plastů podle European bioplastics ....................................................................................................................... 57 Obrázek č. 5: Symboly označování biodegradabilních a kompostovatelných plastů .... 58 Obrázek č. 6: Produkce za rok 2011 a odhad celkové produkce bioplastů pro rok 2016 podle regionu ............................................................................................................. 59 Obrázek č. 7: Schéma životního cyklu výrobků z bioplastů ........................................ 60 Obrázek č. 8: Zobrazení lokality založeného výzkumu včetně vyznačení místa s kompostéry ....................................................................................................................... 61 Obrázek č. 9: Zkoumané vzorky ................................................................................. 62 Obrázek č. 10: Domácí kompostéry použity pro výzkum včetně znázornění vložení vzorků ........................................................................................................................ 64 Obrázek č. 11: Vložení vzorků do kompostu .............................................................. 65 Obrázek č. 12: Pro výzkum zvolená plocha v sadu včetně znázornění vložení vzorků do půdy ...................................................................................................................... 65 Obrázek č. 13: Vzorky před vložením do kompostu a následně po vytažení z něj _ 1...................................................................................................................... 66 Obrázek č. 14: Vzorky před vložením do kompostu a následně po vytažení z něj _ 2...................................................................................................................... 67

9 SEZNAM TABULEK Tabulka č. 1: Procentuální zastoupení jednotlivých druhů polymerů v komunálním odpadu ........................................................................................................................... 11 Tabulka č. 2: Přehled některých spalovaných materiálů a jejich výhřevnosti .............. 20 Tabulka č. 3: Územní roční srážky a teploty pro danou lokalitu .................................. 40 Tabulka č. 4: Vlastnosti sledovaného vzorku kompostu .............................................. 41 Tabulka č. 5: Měsíční teploty a srážky za sledované období ....................................... 44 Tabulka č. 6: Popis vzorků - značení .......................................................................... 63 Tabulka č. 7: Vlastnosti půdy na zkušební lokalitě vyplývající z BPEJ ....................... 63 52

10 SEZNAM ZKRATEK ŽP - životní prostředí ČR - Česká republika KO - komunální odpad PE - polyethylen LDPE - polyethylen o nízké hustotě HDPE - polyethylen o vysoké hustotě PP - polypropylen PVC - polyvinylchlorid PS - polystyren PET - polyethylentereftalát PUR - polyurethan LCA - Life Cycle Assessment (Hodnocení životního cyklu) CO2 - Carbon dioxide (oxid uhličitý) EDP - Environmentally degradable plastics (přirozeně rozložitelné plasty) ICS-UNIDO - International Centre for Science and High Technology of the United Nations Industrial Development Organization (Mezinárodní středisko pro vědu a vysokou technologii Organizace průmyslového rozvoje spojených národů) BDP - biodegradabilní plast PLA - polymer kyseliny polymléčné PHA - polyhydroxyalkanoáty PHAS - skupina polyhydroxyalkanoátů PHB - polyhydroxybutyrát TPS - termoplastický škrob CA - acetát celulózy CAP - acetát celulózy propionát CAB - acetát celulózy butyrát PBS - polybutylen sukcinát PBSA - polybutylen sukcinát adipát PES - polyethylen sukcinát PESA - polyethylen sukcinát adipát PBST - polybutylen sukcinát tereftalát

53

PBAT - polybuthylen adipát tereftalát PCL - polykaprolakton PEA - polyesteramid PVA - polyvinylalkohol PVAc - polyvinyl acetát Bio-PE - bio-polyethylen ČSN - Česká technická norma Bio-PET - bio-polyethylentereftalát JMK - Jihomoravský kraj ČHMÚ - Český hydrometeorologický ústav USA - Spojené státy americké EU - Evropská unie

54

PŘÍLOHY

55

SEZNAM PŘÍLOH PŘÍLOHA č. 1: Světový nárůst produkce biodegradabilních plastů podle European bioplastics ....................................................................................................................... 55 PŘÍLOHA č. 2: Symboly označování biodegradabilních a kompostovatelných plastů.......................................................................................................................... 56 PŘÍLOHA č. 3: Produkce za rok 2011 a odhad celkové produkce bioplastů pro rok 2016 podle regionu ............................................................................................................. 57 PŘÍLOHA č. 4: Schéma životního cyklu výrobků z bioplastů ..................................... 58 PŘÍLOHA č. 5: Zobrazení lokality založeného výzkumu včetně vyznačení místa s kompostéry ....................................................................................................................... 59 PŘÍLOHA č. 6: Zkoumané vzorky a Popis vzorků - značení....................................... 60 PŘÍLOHA č. 7: Vlastnosti půdy na zkušební lokalitě vyplývající z BPEJ ................... 61 PŘÍLOHA č. 8: Ukládání vzorků ................................................................................ 62 PŘÍLOHA č. 9: Vzorky před vložením do kompostu a následně po vytažení z něj ...... 64

56

PŘÍLOHA č. 1 Světový nárůst produkce biodegradabilních plastů podle European bioplastics

Obrázek č. 4: Světový nárůst produkce biodegradabilních plastů podle European bioplastics [46, upraveno podle 50]

57

PŘÍLOHA č. 2 Symboly označování biodegradabilních a kompostovatelných plastů

Obrázek č. 5: Symboly označování biodegradabilních a kompostovatelných plastů [47, upraveno podle 50]

58

PŘÍLOHA č. 3 Produkce za rok 2011 a odhad celkové produkce bioplastů pro rok 2016 podle regionu

Obrázek č. 6: Produkce za rok 2011 a odhad celkové produkce bioplastů pro rok 2016 podle regionu [46, upraveno podle 50] 59

PŘÍLOHA č. 4 Schéma životního cyklu výrobků z bioplastů

Obrázek č. 7: Schéma životního cyklu výrobků z bioplastů [46, upraveno podle 50]

60

PŘÍLOHA č. 5 Zobrazení lokality založeného výzkumu včetně vyznačení místa s kompostéry (na leteckém snímku - dvě červené tečky)

Obrázek č. 8: Zobrazení lokality založeného výzkumu včetně vyznačení místa s kompostéry [48, upraveno podle 50]

61

PŘÍLOHA č. 6 Zkoumané vzorky

Obrázek č. 9: Zkoumané vzorky

[50] 62

Popis vzorků - značení

Tabulka č. 6: Popis vzorků - značení

[50]

Vzorek

Typ

Popisek

1

N/A

Kompostovatelné 7P0202

2

N/A

BIO-D plast

3

Přírodní materiál

Kompostovatelné 7P0073

4

HDPE

epi - 100% odbouratelné

5

Škrob a PCL

OK Kompost AIB VINCOTTE

6

Škrob

Kompostovatelné 7P0147

7

N/A

Degradovatelný plast - d2w

8

Cukrová třtina a celulóza

N/A

9

Cukrová třtina a celulóza

N/A

PŘÍLOHA č. 7 Vlastnosti půdy na zkušební lokalitě vyplývající z BPEJ

Tabulka č.

7:

Vlastnosti půdy na zkušební

lokalitě vyplývající z BPEJ [49, upraveno podle 50]

BPEJ 54068 KLIMATICKÝ REGION

mírně suchý i vlhký

SKLONITOST výrazný svah (12-17°)

HLAVNÍ PŮDNÍ JEDNOTKA půdní druh půdní substrát poznámka lehké až lehčí, středně těžké

různé substráty

extrémní svažitost (do 12 °)

HLOUBKA EXPOZICE SKELETOVITOST PŮDY středně až silně skemělká, středně jih (JZ - JV) letovitá hluboká i hluboká

63

PŘÍLOHA č. 8 Ukládání vzorků

Obrázek č. 10: Domácí kompostéry použity pro výzkum včetně znázornění vložení vzorků

[50] 64

Obrázek č. 11: Vložení vzorků do kompostu

[50]

Obrázek č. 12: Pro výzkum zvolená plocha v sadu včetně znázornění vložení vzorků do půdy

[50]

65

PŘÍLOHA č. 9 Vzorky před vložením do kompostu a následně po vytažení z něj

Obrázek č. 13: Vzorky před vložením do kompostu a následně po vytažení z něj _ 1 [50]

66

Obrázek č. 14: Vzorky před vložením do kompostu a následně po vytažení z něj _ 2 [50] 67