Hodnocení rozkladu biologicky rozložitelných obalů Diplomová práce

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav aplikované a krajinné ekologie

Hodnocení rozkladu biologicky rozložitelných obalů Diplomová práce

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

Brno 2013

Vypracoval: Bc.Veronika Klapsiová

ZADÁNÍ

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma „Hodnocení rozkladu biologicky rozložitelných obalů“ vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu použité literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.

dne ……………………………………… podpis………………………….…………

PODĚKOVÁNÍ Mé poděkování patří Mgr. Ing. Magdaleně Vaverkové, Ph.D, která mi po celou dobu psaní diplomové práce pomáhala svým odborným vedením, radami, připomínkami, vhodnými materiály a trpělivostí. Dále mé poděkování patří paní Bc. Ing. Daně Adamcové, Ph.D a Ing. Lukáši Hlisnikovskému, který rovněž přispěl cennými radami a materiály.

Abstrakt: Tato diplomová práce na téma „Hodnocení rozkladu biologicky rozložitelných obalů“ se ve svém úvodu věnuje popisu průběhu domácího kompostování, jakožto stěžejního jevu pro experiment popsaný v této práci. Dále je zde uveden popis jednotlivých

druhů

biologicky

rozložitelných

obalů

podle

způsobu

výroby

a environmentální rizika, které představují plastové obaly v přírodě. Jako hlavní část v této práci je popsána metodika použitá při experimentu, který se tyká rozložitelnosti konkrétních obalových materiálů v prostředí domácího kompostování. Tedy popis průběhu celého experimentu. Je zde uveden závěr experimentu s dosaženými výsledky, které jsou porovnány s výsledky podobného experimentu provedeného v reálných podmínkách průmyslové kompostárny. Klíčová slova: kompostování, biopolymery, odpad z plastových obalů, biologicky rozložitelný odpad, nákupní tašky, experiment Abstract: This diploma thesis named “Evaluation of biodegradable packets disintegration“ deals with the description of the compost process in the home conditions at the beginning, because this is the main phenomenon for the experiment described by this thesis. Following item is the description of biodegradable plastics by their origin and the environmental dangers that these plastics can cause in the nature. The main part of this thesis is the experiment that deals with the degradability of particular packages in domestic environment and the methodics that was used to guide this experiment. The conclusion with the results that were achieved is also published and they are compared with the results achieved in similar experiment. Keywords: compost, biopolymers, waste by plastics packages, biodegradable waste, shopping bags, experiment

OBSAH ÚVOD ............................................................................................................................... 7 CÍL PRÁCE ...................................................................................................................... 8 1

CHARAKTERISTIKA DOMÁCÍHO KOMPOSTOVÁNÍ ..................................... 9 1.1

2

3

Základní pojmy ....................................................................................... 9

BIOLOGICKY ROZLOŽITELNÉ PLASTY ......................................................... 13 2.1

Polymery pocházející z obnovitelných zdrojů ...................................... 13

2.2

Polymery pocházející z petrochemického průmyslu ............................ 17

2.3

Polymery smíšené ................................................................................. 17

2.4

Kritéria pro obaly z biopolymerů.......................................................... 18

ENVIRONMENTÁLNÍ DOPADY ŠPATNÉHO NAKLÁDÁNÍ S PLASTOVÝMI OBALY ................................................................................................................. 20 3.1

4

5

6

7

Nakládání s plastovými obaly ............................................................... 20

SITUACE BIOLOGICKY ROZLOŽITELNÉHO ODPADU V ČR ..................... 25 4.1

Nakládání s bioplasty ............................................................................ 25

4.2

Biologicky rozložitelný odpad v ČR .................................................... 26

MATERIÁL A METODIKA.................................................................................. 28 5.1

Vstupní materiál .................................................................................... 28

5.2

Zahájení experimentu ........................................................................... 31

5.3

Průběh experimentu .............................................................................. 32

5.4

Dosažené hodnoty ................................................................................. 33

5.5

Ukončení experimentu .......................................................................... 39

VÝSLEDKY A VYHODNOCENÍ ZÍSKANÝCH DAT ....................................... 43 6.1

Faktory s vlivem na dosažené výsledky ............................................... 43

6.2

Vzorky se zjištěným stupněm rozkladu ................................................ 43

6.3

Vzorky s vizuálními známkami rozpadu .............................................. 46

6.4

Vzorky bez známek rozpadu................................................................. 47

6.5

Shrnutí ................................................................................................... 48

DISKUZE: POROVNÁNÍ VÝSLEDKŮ ............................................................... 49

ZÁVĚR ........................................................................................................................... 51 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ............................................................................ 53 SEZNAM ZKRATEK .................................................................................................... 55 PŘÍLOHY ....................................................................................................................... 56

ÚVOD Výběr tohoto tématu byl ovlivněn faktem, že jsem se během svého studia na vysoké škole dostala k problematice odpadového hospodářství, které mě zaujalo zejména svou aktuálností a také jsem se odpadům věnovala i při zpracovávání své bakalářské práce. Pokud mluvím o aktuálnosti otázky odpadů, myslím, že právě biologicky rozložitelný odpad je složka, která by se měla dostat do povědomí lidí, protože je velkou chybou takovýto materiál ukládat bez užitku na skládku, kde navíc produkuje nežádoucí skládkový plyn a způsobuje svým rozkladem změnu objemu skládky a tím činí skládku nestabilní. Biologicky rozložitelný materiál by se měl dostat zpět do přírody, kde po správném zpracování může přinést mnoho užitku. Tímto zpracováním mám na mysli především kompostování. Právě proto mě velmi zaujala existence takových obalů, které deklarují, že jsou kompostovatelné, neboť samy vybízejí k tomu, aby byly spolu s organickým odpadem z domácností uloženy do kompostu. Takovéto zpracování bioodpadu je jednou z možností efektivního nakládání s biologicky rozložitelným odpadem (dále jen BRO) z domácností. Vidina jednoduché manipulace by mohla přimět spoustu lidí ke kompostování, kdyby po nákupu v supermarketu mohl člověk použít tašku ke sběru BRO z domácností a následně ji vložit buď do vlastního zahradního kompostéru nebo do kontejneru určenému pro sběr BRO z domácností. Otázkou však je, zdali jsou tyto tašky skutečně 100% rozložitelné, tak jak uvádí výrobci. Tento fakt jsem se rozhodla prověřit a následně v této práci popsat. Tato práce je pro mě příležitostí pro detailní prozkoumání pole existence rozložitelných plastových obalů, jakožto jednoho z řešení problému nadměrného znečištění přírody plastovými odpady z obalů. Zejména plastové takzvané jednorázové tašky z obchodů zahlcují naše domácnosti a také okolí. Jelikož jsou zdarma k dostání nebo za minimální cenu, nemají lidé problém je jednoduše vyhodit. Plastové tašky, které se téměř nerozkládají, pak hyzdí naše okolí a především zatěžují životní prostředí (dále jen ŽP). Také environmentální rizika spojená s nerozloženými nebo částečně rozloženými plastovými obaly jsou v současné době nedílnou součástí odpadové problematiky.

7

CÍL PRÁCE Hlavním cílem této práce je pomocí experimentu, kterým je v podstatě kompostování v domácích podmínkách odhalit, zdali obalový materiál, v tomto konkrétním případě igelitové tašky, deklarované jako částečně nebo i 100% rozložitelné, degradabilní nebo kompostovatelné skutečně zmíněné vlastnosti mají. Do experimentu budou použity tašky, které jsou běžně a zdarma k dostání v obchodech, ve kterých jsem nakupovala, a také budou použity 2 vzorky určené přímo ke kompostování. Podle výsledků experimentu, který bude vyhodnocen a porovnán s výsledky experimentu, který byl s podobnými taškami proveden na průmyslové kompostárně, bude posouzena vhodnost nebo naopak nevhodnost těchto materiálů pro použití při kompostování zejména pak kompostování v domácích podmínkách. V návaznosti na výše zmíněné je jedním z cílů této práce charakterizovat procesy a fáze domácího kompostování s důrazem kladeným na průběh teploty, pH, vlhkosti, koncentrace kyslíku a výskytu mikroorganismů a hub. Dále bude v této části práce popsán proces kompostování v kompostérech, což je jedna z metod jak zpracovávat biologicky rozložitelný materiál v podmínkách domácího prostředí. Jelikož se tato práce věnuje plastovým materiálům, je nutné zmínit, s jakými druhy biologicky rozložitelných materiálů se může spotřebitel setkat a z jakých materiálů jsou vyráběny tašky, se kterými bude pracováno při experimentu. Nebude opomenut ani popis environmentálních rizik spojených s nesprávným nakládáním s plastovými obalovými materiály, zejména pak s takovými, které jsou zcela nebo částečně nerozložitelné a představují tak při nesprávném nakládání s nimi značné riziko pro naše životní prostředí. Jelikož se z každého obalu po čase stane odpad a z obalů vyrobených z biopolymerů tedy bioodpad, bude popsáno i jaká je momentálně situace na poli nakládání s BRO v České republice (dále jen ČR).

8

1

CHARAKTERISTIKA DOMÁCÍHO KOMPOSTOVÁNÍ

1.1 Základní pojmy Kompostér – nádoba usnadňující domácí kompostování Dekompozitor – neboli rozkradač je organismus podílející se na procesu rozkladu organických látek, živí se odumřelou organickou hmotou Biodegradace – rozklad materiálu pomocí určitých mikroorganismů za určitý čas 1.1.1 Základní charakteristika procesu Podstatou kompostování je zpracování biologického materiálu různými druhy mikroorganismů, především se jedná o bakterie a houby, v aerobním prostředí. Aerobní prostředí je takové, ve kterém je přítomen kyslík. Takovýto proces se nazývá tlení. V případě nedostatku kyslíku, tedy v anaerobním prostředí dochází k procesu hnití, které je charakteristické silným zápachem a v procesu kompostování je tento jev nežádoucí. Jednotlivé druhy mikroorganismů potřebují pro svůj život a rozvoj specifické podmínky, avšak základními požadavky, které je potřeba pro zdárný průběh kompostování dekompozitorům zajistit jsou: •

Správná vlhkost – kompost nesmí být ani příliš mokrý, ani příliš suchý.

Správná vlhkost se snadno určí tak, že se nabere kompost do dlaně a po zmáčknutí z něj neteče voda, ale materiál zůstane po otevření pěsti slepený pohromadě. Materiál na dlani vyvolává pocit vyždímaného ručníku. •

Dostatek vzduchu – mikroorganismy, jakožto všechny živé organismy

potřebují ke svému životu dostatek kyslíku. Toho lze docílit pravidelným a řádným

nakypřením

kompostu,

aby mohl

vzduch

neustále

přicházet

až do středu, protože v hromadě je 1 m3 vzduchu spotřebován do 2 hodin. •

Tma – žádoucí mikroorganismy pracují pouze při absolutní tmě, proto

se doporučuje přikrytí kompostu. •

Teplo – mikroorganismy svou činností samy vytvářejí teplo, avšak aby

se jejich činnost nastartovala, je nutná určitá počáteční teplota. Nejrychlejší rozvoj nastává při teplotě materiálu mezi 20 – 25°C.

9

Pro zajištění optimálních podmínek je tedy nutné kompost neustále promíchávat. Tím dojde k potřebnému provzdušnění, promísení, kdy se kompost z okrajové zóny dostane do zóny intenzivního tlení nebo až do jádra tlení. Zároveň se vlhčejší části kompostu promísí se suššími. Častým prokypřováním tedy dosáhneme homogenního materiálu, jehož optimální vlhkost lze zajistit případným zvlhčováním. Na začátku je také nutno přidat ke kompostovanému materiálu živou půdu, která obsahuje jílnaté částice, čímž dochází k lepšímu hospodaření s vodou, k poutání živin a zápachu. Materiál kompostovaný s přídavkem půdy má požadovanou drobtovitou strukturu, bez hlíny je spíše vláknitý. (Kalina, 1999) (Flowerdew, 2011) 1.1.2 Tepelné fáze v průběhu kompostování Vývoj teplot ve vnitřních zónách kompostu můžeme rozdělit do 3 fází.

1. fáze – Fáze rozkladu V této fázi, která trvá průměrně tři až čtyři týdny, nabírá teplota hodnot 50 – 70 °C, výše teploty do určité míry záleží na materiálu, který byl použit ke kompostování. Protože je tato fáze charakteristická vysokou teplotou, říká se jí také fáze termofilní. Teplo v kompostu vzniká tlením materiálu. Díky tomu, že teplota překročí 60 °C, dochází k dekontaminaci směsi, tedy k ničení choroboplodných zárodků, čímž se kompost stává bezpečným pro použití jako hnojivo a nehrozí, že by byl zdrojem zaplevelení pěstované kultury. V této fázi rozkládají houby a bakterie lehce rozložitelné sloučeniny jako jsou polysacharidy, bílkoviny a tuky. Jejich konečným produktem jsou pak například aminokyseliny, čpavek, dusičnany a polysacharidy. Nejrozšířenějším rodem termofilních bakterií je rod Bacillus. Rozkladem dochází k uvolňování živin vázaných v organické hmotě, které tak přecházejí do původní minerální formy. Součástí této fáze je tedy i proces mineralizace. Ke konci fáze se uplatňují termofilní houby, které rozkládají lignin a celulózu. Dochází k hydrolýzním procesům, tedy takovým, při kterých se hromadí organické kyseliny, čímž dochází k okyselování substrátu. Kyselé prostředí je nepříznivé pro růst choroboplodných bakterií a plísní.

2. fáze – Fáze přeměny Navazuje na fázi rozkladu a většinou trvá do osmého až desátého týdne. Mění se složení mikroorganismů. Teplota začíná klesat, mineralizované živiny jsou zabudovávány do humusového komplexu. V této fázi má kompost nejlepší hnojařský 10

účinek a dá se použít k některým rostlinám, jako jsou zelené fazole nebo brambory. Kompost nabírá drobtovitou strukturu a začíná vonět po lesní půdě.

3. fáze – Fáze syntézy Tato fáze se také nazývá fází dozrávání. Teplota na rozdíl od předešlých fází je závislá na okolní teplotě, kompost nabývá zemitou strukturu. Takzvaný „živný humus“ je přeměňován na humus „trvalý“, který preferuje většina rostlin. Živiny jsou v něm vázány pevněji, tedy hnojařský účinek se snižuje. Na druhé straně se zvyšuje účinnost humusu. Klesá kyselost substrátu, struktura je homogenní a barva hnědá. Hotový kompost se svými vlastnostmi podobá úrodné tmavé hlíně. Vůní připomíná lesní půdu. (Kalina, 1999) (Flowerdew, 2011) 1.1.3 Kompostování v kompostéru Kompostování můžeme dělit podle různých kriterií. Například podle místa a velikosti můžeme kompostovat buď ve velkých průmyslových kompostárnách nebo v domácím prostředí. Doma se dá pak kompostovat na volných hromadách nebo za pomoci kompostérů. Použití kompostéru má oproti kompostování na hromadě mnoho výhod. Je potřeba méně materiálu, neboť termofilní fáze kompostování zde začíná už při 1 m3 materiálu. Díky tomu, že je uložen v nádobě, je zajištěna tma a také se lépe drží teplo. I zde musíme dodržovat zásady promíchávání a provlhčování, abychom zajistili dostatek vzduchu a správnou vlhkost. Kompostéry se dají pořídit již hotové nebo mohou být vyrobeny svépomoci doma. Jediná věc, na kterou je potřeba pamatovat, je vhodná velikost budovaného kompostéru v závislosti na množství kompostovatelného materiálu, který máme k dispozici. K výrobě kompostéru se nejlépe hodí recyklovaný plast, protože jde o velmi odolný materiál nebo dřevo. Velmi vhodné jsou k výrobě domácího kompostéru staré palety. Pokud bude použit dřevěný materiál, nesmí být lakovaný, namořený či jinak ošetřený, aby takovéto látky negativně neovlivnily nebo nezastavily proces kompostování. Pokud se zajistí nezávadnost materiálu, lze k výrobě použít prakticky cokoliv, je však nutno pamatovat na to, aby byl výsledný kompostér prostupný pro vzduch. Naproti vlastnoručně vyrobenému kompostéru, který je jistě levnější variantou, je z časového hlediska jednodušší koupit již hotový 11

kompostér. Pokud nemáme přístup k materiálu na vlastnoručně vyrobený kompostér, je to také jediná možnost. Současný trh nabízí nepřeberné množství tvarů a velikostí zahradních kompostérů. Je také nutné kompostér dobře umístit, ideální je místo teplé a bez větru, neboť působením větru dochází k vysušování materiálu. Kompostér nesmí být umístěn na pevnou podložku, tím by došlo k omezení migrace žádoucích živočichů, jako jsou například žížaly. Dalším nevhodným místem je takové, které se nachází v blízkosti zdroje pitné vody, z důvodu možného výluhu při výrazných srážkách. (Kalina, 1999) (Flowerdew, 2011)

12

2

BIOLOGICKY ROZLOŽITELNÉ PLASTY

Bioplasty tvoří asi 0,5 % plastů vyráběných v současné době ve státech Evropské unie (dále jen EU). Z toho asi 21 % připadá na výrobu nákupních tašek. Dalším využitím jsou plniva, výplně a balící média. (Třídění odpadu) Pro výrobu biologicky rozložitelných plastů neboli polymerů se používají různé metody a různé výchozí materiály. Materiály můžeme rozdělit například podle zdrojů, ze kterých jsou vyráběny a to na polymery pocházející z obnovitelných zdrojů, polymery původu petrochemického a smíšené. Biologicky rozložitelné plasty neboli bioplasty jsou na trhu asi 20 let a doplňují tak na poli obalových materiálů umělé polymery jako jsou například vysokohustotní polyetylén HDPE (high – density polyethylene) a nízkohustotní polyetylén LDPE (low – density polyethylene), pro který se mezi lidmi vžil název igelit a slouží k výrobě velkých a pevných nákupních tašek. HDPE, pro který se od počátku jeho výroby vžil název mikroten a dodnes se také používá, slouží mimo jiné k výrobě pytlíků sloužících k balení pečiva nebo malých tašek, které jsou ve většině supermarketů zdarma nebo za nízký poplatek. Právě na takovýchto taškách se objevily nápisy deklarující přírodní původ nebo biologicky rozložitelná aditiva. (Raab CSc.)

2.1 Polymery pocházející z obnovitelných zdrojů Polymery pocházející z obnovitelných zdrojů jsou ty, k jejichž výrobě jsou používány obnovitelné zdroje, což jsou takové, ze kterých lze dlouhodobě čerpat, neboť mají tu vlastnost, že se obnovují. V tomto případě jde o produkty mikroorganismů, přírodních kyselin, zásobních látek a jiných, které jsou člověkem upraveny tak, aby mohly být využity pro produkci obalových materiálů. (Rudnik, 2008) (Bioplaneta) 2.1.1 PLA (polylactic acid) Jedním z materiálů sloužících k výrobě polymerů je kyselina polymléčná neboli PLA. V tomto případě se k výrobě bioplastů využívá jejího polyaktidu. Jeho výroba je založena na tepelném rozštěpení kukuřičného škrobu na glukózu, která se fermentuje bakteriemi mléčného kvašení na kyselinu mléčnou, která je následně

13

polymerizována na již zmíněný polymer PLA. K výrobě takovéhoto materiálu se využívají zemědělské produkty, jako je kukuřice nebo brambory. Jelikož je PLA výsledkem kvašení přírodních degradabilních produktů, mohou být i materiály z ní vyrobené, mající vlastnosti plastu, nazývané bioplasty. Tento polymer se podle výrobců dokáže rozložit do jednoho měsíce, rychlost tohoto rozpadu se ovšem dá regulovat. Obaly z něho vyrobené se samy o sobě rozpadnou do jednoho roku. Materiál je zdravotně nezávadný. (Rudnik, 2008) (Bioplaneta) Jedním z materiálů na bázi PLA je i bioflex-219F, což je obchodní název materiálu vyráběného německou společností KuR Kunststoff GmbH. Tento konkrétní materiál byl použit k výrobě tašky od společnosti Bioplaneta určené přímo do kompostu, která je jedním ze vzorků použitém v experimentu. (FKUR) 2.1.2 PHA (Polyhydroxyalkanoates) PHA je zkratka pro skupinu látek zvaných polyhydroxylalkanonáty, látky strukturou podobné polypropylenu, plastu používanému k výrobě běžných obalů. PHA je však základem materiálu, který se dokáže na rozdíl od polypropylenu rozpadnout během několika měsíců. Tyto polyestery jsou syntetizovány asi 75 různými gram – pozitivními i gram – negativními bakteriemi. Dnes se získávají i z geneticky upravené sóje, řepky olejky a rákosu. V počátcích své výroby se materiály skupiny PHA používaly zejména k výrobě obalových materiálů. Později se skupina materiálů s podobnými vlastnostmi, vyráběná pod obchodní značkou Nodax, začala využívat i v odvětvích jakými jsou zemědělství, domácnost, produkty na jedno použití a mnoho dalších. (Rudnik, 2008) (P&G Chemicals) 2.1.3 TPS (thermoplastics starch) Termoplastický škrob je druh škrobu, který vzniká v procesu, ve kterém je běžný škrob, který je zbavený vody, roztaven a homogenizován spolu s plastifikačním materiálem v procesu vtlačování. Škrob je vystaven vysokým teplotám a je z něj izolována glukóza. Plastifikačními materiály mohou v tomto případě být například

14

voda, glycerol, maltóza nebo lecitin. Plastifikační materiály jsou takové, které dávají materiálu plastické vlastnosti jako je ohebnost a jiné. Z původního škrobu získávaného nejčastěji z brambor nebo pšenice se tak stává amorfní termoplastická látka, která je dále zpracovávána. Podle technologie použité v dalším stupni procesu může výsledný materiál podléhat například hydrolytické degradaci, kdy při působení vody dochází k narušování jeho struktury. Takto se vyrábějí kapsle s léčivy, u kterých je zmíněná vlastnost žádoucí. Při použití jiné návazné technologie může být materiál vůči působení vody více odolný. Z takového materiálu jsou pak vyráběny například plastové příbory, potravinové obaly a další. (Rudnik, 2008) Na bázi škrobu jsou v experimentu použity 2 vzorky. 2.1.4 Další polymery Dalšími přírodními polymery, používanými při výrobě obalových materiálů a dalších bioplastů jsou polymery získávané ze základních stavebních složek živých organismů. Těmito složkami jsou celulóza, chitosan a proteiny. Celulóza je polysacharid sestávající se z beta-glukózy. Je přirozeně součástí buněk vyšších rostlin. Pro výrobu bioplastů se využívají estery a étery celulózy. Celulózu pro výrobu těchto látek lze získat z různých přírodních zdrojů jako je bavlna, recyklovaný papír, cukrová třtina a další. Samotná celulóza nemůže být zpracovávána termoplastickými procesy, které se využívají k výrobě bioplastů. Produkty její esterifikace, což je jedna z možností zpracování celulózy, jako jsou acetát celulózy (CA), butyro-acetát celulózy (CAB) a acetopropionát celulózy (CAP) jsou již termoplastickými materiály. Bioplasty na bázi esterů celulózy jsou pevné, průhledné látky, které jsou odolné působení tuků. Nejvýznamnějším odvětvím, ve kterém se využívají tyto materiály, je oděvní průmysl. Dále slouží k výrobě rukojetí, nádob, psacích potřeb nebo hraček. Dalšími deriváty celulózy potenciálně vhodnými pro výrobu bioplastů jsou estery kyseliny alifatické, která patří mezi kyseliny s dlouhým řetězcem. Chitosan je polysacharid vyráběný z chitinu, který je obsažen například ve vnějších kostrách korýšů. Deacetylyzací chitinu dochází zejména ke snížení měrné hmotnosti a dalším změnám, které jsou předpokladem k výrobě bioplastu.

15

Nejvýznamnějšími vlastnostmi bioplastů na bázi chitosanu je jejich hydrofilita, nevstřebatelnost, biodegrabilita, antibakteriální vlastnosti a schopnost vytvářet pórovité struktury. Díky nim mají tyto materiály využití především v medicíně nebo kosmetice. Významné je také jejich postavení při čištění pitné vody. Proteiny jsou velké biologické molekuly, které sestávají z jednoho nebo z více řetězců aminokyselin. Proteiny neboli bílkoviny jsou podstatou všech živých organismů a například u člověka jsou základní stavební jednotkou svalové hmoty. K výrobě biopolymerů z proteinů, které nejsou určeny k výživě lidí, se využívá těchto rostlinných proteinů: •

kukuřičný protein s názvem zein,

•

pšeničný gluten,

•

sójový protein,

•

řepkový protein

•

protein ze slunečnice.

Dalším vhodným proteinem je pak kreatin, který patří do skupiny skleroproteinů. Biopolymery na bázi proteinů jsou prokazatelně náchylné k relativní vlhkosti vzduchu. Vodu ze vzduchu velmi intenzivně absorbuje zejména sójový protein. Voděodolnost těchto materiálů může být zvýšená jejich chemickou modifikací. Vlastnosti materiálů z jednotlivých proteinů se velmi liší a od toho se také odvíjí jejich použití. K výrobě bioplastů slouží zejména polymery proteinů získaných z řepky. Následující tabulka č. 1 uvádí nejčastější použití jednotlivých materiálů. (Rudnik, 2008) Tabulka č. 1: Použití polymerů na bázi proteinů Protein

Oblast použití

Zein

Tiskařský inkoust, tuku odolný papír, ochrana podlahy

Gluten

Oděvy, adheziva, kosmetický průmysl

Sójový protein

Překližka, papírové obaly

Řepkový protein

Adheziva, plasty

Slunečnicový protein

Kosmetický průmysl, adheziva

Kreatin

Textilní průmysl, kosmetika

Zdroj: (Rudnik, 2008)

16

2.2 Polymery pocházející z petrochemického průmyslu Polymery původem z petrochemického průmyslu je skupina syntetických polymerů, které jsou biodegradabilní. Tyto polymery jsou získávány z petrochemických surovin nejčastěji polykondenzační metodou. 2.2.1 Alifatické polyestery a kopolyestery Mezi alifatické polyestery, což jsou polymery vyráběné z ropy, patří například poly-ε-kaprolakton (PCL), polyvinylalkohol (PVA), polyester amidy (PEA) polyoxyethylen (POE). Jednou ze skupin jsou alifatické polyestery na bázi diolů a dikarboxylových kyselin vyráběné pod obchodním názvem Bionolle. Další skupinou komerčně vyráběných polymerů jsou aromaticko-alifatické kopolyestery značky Ecoflex. Polymery vyráběné pod touto značkou mají velmi podobné vlastnosti jako polyethylen, proto i jejich využití je podobné. Vyrábějí se z nich zejména fólie, tašky i tašky určené do kompostu. Materiál, který vzniká spojením Ecoflexu a kyseliny mléčné a patří rovněž do této skupiny polymerů má název Ecovio. Výrobě degradabilních polymerů pocházejících z petrochemického průmyslu se věnují společnosti po celém světě. Vyrábějí se v Japonsku, USA, Číně i na Slovensku. (Biodegradabilní plasty: současnost a perspektivy)

2.3 Polymery smíšené Tyto polymery jsou vyráběny směšováním různých materiálů, například směs škrobu a PCL. Hlavními důvody pro vyrábění směsí je buď vylepšování vlastností samostatných materiálů nebo snižování nákladů jejich výroby. Stejně jako polymery z ropy i směsné polymery se vyrábějí a prodávají pod obchodními názvy. Jedním ze zástupců je Mater-Bi vyráběný italskou společností Novamont. (Rudnik, 2008) Mater-Bi je vyráběn směšováním škrobu s jinými plasty, nejčastěji s polyestery. Jednou z možností smíšení je 60% škrobu a 40% polyvinylalkoholu. Takovýto materiál je používaný k výrobě sáčků do odpadkových košů a zahradních pytlů. Materiál

17

by se měl podle výrobce rozložit v kompostu od 3 do 6 měsíců v závislosti na teplotě. Podléhá totiž termickému rozpadu. Termický rozpad je rozpad materiálu vlivem vysokých teplot. Tento matriál splňuje normy EN 13432 a ASTM D 6400. (Biodegradabilní plasty: současnost a perspektivy)

2.4 Kritéria pro obaly z biopolymerů Obalový materiál, který je označen jako biodegradabilní, by měl být vyroben takovým způsobem

a

z takového

materiálu,

aby podléhal

fyzikálnímu,

biologickému

chemickému nebo termickému rozkladu. To znamená, že by se měly rozkládat v podmínkách, které nastávají v průběhu kompostování, na jehož konci je pouze oxid uhličitý, biomasa a voda. (Rudnik, 2008) 2.4.1 Normy týkající se specifikací kompostovatelných plastů Na poli bioplastů existují normy, které blíže specifikují vlastnosti plastů, které jsou deklarovány jako kompostovatelné. V různých zemích platí různé limity a postupy. Jiné normy platí v Americe a jiné v EU. ASTM D 6400 – americká norma udávající specifikace kompostovatelných plastů. Hlavními požadavky normy jsou požadavky na mineralizaci, rozpad a bezpečnost materiálu. (ASTM International) ISO/DIS 17088 – mezinárodní ISO norma stanovující požadavky na identifikaci a označování plastů a výrobků z nich vyrobených, které jsou vhodné k aerobnímu kompostování. Norma požaduje, aby byly u těchto materiálů uváděny zejména tyto vlastnosti a účinky: •

Biodegradabilita.

•

Rozpad v průběhu kompostování.

•

Negativní vliv na kvalitu výsledného kompostu, zejména pak přítomnost těžkých kovů a jiných škodlivých látek.

•

Negativní vlivy na proces kompostování a kompostovacích zařízení.

(Rudnik, 2008) ČSN•EN 13432 – Obaly – Požadavky na obaly využitelné ke kompostování a biodegradaci - Zkušební schéma a kritéria hodnocení pro konečné přijetí obalu. Tato evropská norma stanovuje požadavky a určuje postupy sloužící k určení 18

kompostovatelnosti a možnosti anaerobního zpracování obalů a obalových materiálů pomocí těchto charakteristik: •

Biodegradabilita.

•

Rozpad v průběhu kompostování a anaerobní úpravy.

•

Ovlivnění samotného procesu biologické úpravy.

•

Efekt na jakost výsledného produktu, kterým je kompost. (ČSN EN 13432,

2001) DIN-54900 – Německá norma, která je svého druhu nejstarší a stále ještě využívanou, velice striktní normou stanovující postupy pro testování rozložitelnosti plastových obalů. Byla nahrazena evropskou normou EN 13432. (Rudnik, 2008)

19

3

ENVIRONMENTÁLNÍ DOPADY ŠPATNÉHO NAKLÁDÁNÍ S PLASTOVÝMI OBALY

Hlavním posláním obalů je uchovávat zboží v nezměněné kvalitě až do doby jeho spotřeby a každý obal se po splnění své funkce stává odpadem, se kterým je potřeba správně nakládat, aby se předcházelo škodám na ŽP a lidském zdraví. Mnoho obalových materiálů se však dá velmi dobře znovu použít jako vstupní suroviny pro zpracování nových výrobků, mimo jiné i nových obalů. Nakládání s obaly je v ČR legislativně upraveno Zákonem o obalech č. 477/2001 Sb., ve znění pozdějších právních předpisů. Kromě dalších předpisů platí například i Vyhláška č. 116/2002 Sb., Ministerstva průmyslu a obchodu o způsobu označování vratných zálohovaných obalů. (Zákon č. 477/2001 Sb. o obalech, 2001)

3.1 Nakládání s plastovými obaly Podle studie „Porovnání environmentálních dopadů nápojových obalů v ČR“ metodou LCA (Life cycle assessment), kterou si nechalo vypracovat Ministerstvo životního prostředí (dále jen MŽP), se plastové obaly, které byly ve studii zastoupeny PET lahvemi umístily na tzv. environmentální škále někde uprostřed. Jako obaly s nejvyšším dopadem na ŽP byly vyhodnoceny hliníkové plechovky a jednorázové skleněné láhve, neboť jejich výroba je vysoce energeticky náročná. Plastové obaly tedy nejsou nejhorší variantou obalových materiálů právě proto, že jejich výroba není energeticky náročná. Proto je velmi důležité jejich správné odstraňování. Správným zpracováním plastových obalů se tak dá snížit jejich dopad na ŽP na minimum. S plastovými obaly by se stejně jako s jinými odpady mělo postupovat podle odpadové hierarchie, která sestává s těchto kroků: •

Předcházení jejich vzniku.

•

Opětovné použití.

•

Recyklace.

•

Energetické využití.

•

Uložení na skládku.

Z celkového množství vzniklých obalových odpadů bylo v roce 2011 recyklováno 69,7 % a energeticky využito 5,1 %. Od roku 2003 dochází nepřetržitě k nárůstu 20

využívání evidovaných obalových odpadů před jeho zničením. V roce 2011 bylo v rámci systému autorizované obalové společnosti EKO-KOM, a.s. využito 72,4 %. Na druhé straně se však množství obalů, které vznikly v roce 2011, oproti roku 2003 zvýšilo o 31,3 %. Ve srovnání s rokem 2010 došlo k nárůstu vzniklých obalových odpadů o 2,5 %. (Informační systém statistiky a reportingu) Protože z plastů vzniká dlouhověký odpad, je potřeba zejména u tohoto materiálu zmíněnou hierarchii dodržovat. Navíc je právě u zmíněných kroků při likvidaci plastových obalů nutno přesně dodržovat technologické postupy a dbát na důslednost při zpracování takového odpadu, protože právě při chybách u postupů nakládání s plastovými materiály vznikají největší environmentální škody. Vliv na životní prostředí má rovněž přeprava odpadů, se kterou souvisí znečištění ovzduší, hluk a spotřeba fosilních paliv. Proto by měl být odpad využíván v blízkosti místa svého vzniku. 3.1.1 Nakládaní s plastovými obaly a jejich dopad na ŽP I správné nakládání s plastovými obaly s sebou nese environmentální rizika. Opětovné využívání obalů se jeví jako způsob nakládání s obaly s nejnižšími dopady na ŽP, zde se jedná např. o spotřebovanou vodu na umytí obalu. Recyklace je již proces, který je energeticky náročnější. Spotřeba energií je vždy spojena s určitým vlivem na ŽP při získávání energie. Tento způsob nakládání s odpady rovněž zahrnuje dopravu materiálu na místo recyklace, která ovlivňuje kvalitu ovzduší. Energetické zpracování obalů, se při dodržení technologických postupů dá svými dopady přirovnat k procesu recyklace, zejména pak tehdy, je-li například teplo vyprodukované při termickém zpracování obalů použito k výtápění objektů. Ukládání obalů na skládku je proces, který má největší environmentální dopad. Jeho součástí je již zmíněná doprava na místo určení, dále pak zábor půdy spojený s vybudováním tělesa skládky a energie potřebné na údržbu skládky. Významný je rovněž vliv skládky na krajinu. 3.1.2 Nesprávné nakládání s plastovými obaly a jeho environmentální dopad Plastové obaly ovlivňují ŽP v průběhu celého svého životního cyklu tak jako všechny výrobky. Největší environmentální dopad mají zejména, pokud z nich

21

vzniklé odpady nejsou vhodně zpracovány. Nesprávné nakládání s odpady je jeden z nejčastějších důvodů znečištění ŽP. Mezi nesprávné způsoby nakládání s odpady patří např. černé skládky, spalování odpadů v domácích topeništích a jiné. Jakožto nejvýznamnější nesprávné způsoby nakládání s plastovými obaly bych definovala

jejich

spalování

v topeništích,

volné

pohození

tzv.

littering

a nedodržování technologických postupů při nakládání s odpady z plastových obalů. 3.1.3 Spalování plastových obalů v lokálních topeništích Environmentální dopady spojené se spalováním plastových obalů v domácnostech jsou spojeny zejména se znečištěním ovzduší, ke kterému dochází při nedokonalém spalování. Ovzduší je znečišťováno toxickými látkami při spalování většiny druhů plastových materiálů zejména pak polyvinylchloridu (PVC). Při spalování nejběžněji se v domácnostech vyskytujícího polyetylénu (PE), ze kterého jsou vyráběny sáčky a tašky, vzniká za správných podmínek pouze zanedbatelné množství škodlivých látek, protože molekula PE se skládá z uhlíku, kyslíku a vodíku. Po jeho shoření tak vznikne pouze voda a oxid uhličitý. Složení spalin a jejich toxicita je tedy závislá na podmínkách spalování. Při nedokonalém spalování je produkován například oxid uhelnatý. V domácích podmínkách je velmi těžké dosáhnout dokonalého spalování, které je charakteristické tím, že z komína vychází pouze vodní pára, protože je složité vytvořit podmínky pro dokonalé spalování. Těmito podmínkami jsou mimo jiné dostatečný přívod primárního a sekundárního vzduchu, dostatečný odvod spalin, vysoká teplota na počátku hoření a jiné. Po vložení plastového materiálu do kotle, je hoření utlumeno a dochází k doutnání, což vytváří dobré podmínky pro vznik oxidu uhelnatého a jiných nebezpečných látek, které zhoršují kvalitu ovzduší a ohrožují zdraví člověka. (Raab CSc.) 3.1.4 Littering Littering neboli volně pohozený odpad na veřejných prostranstvích je velkým problémem převážně velkých měst, ale neméně i volné přírody, kde takovéto znečištění nejen hyzdí krajinu, ale v některých případech i přímo ohrožuje volně žijící živočichy.

22

Samotné pohozené obaly ohrožují především vodní ptactvo, neboť jsou při deštích splavovány do řek, kde mohou komplikovat život hnízdícím ptákům a mláďatům. Pohozené plastové obaly však představují problém i pro ostatní živočichy. V prostředí zůstávají dlouhou dobu, hyzdí krajinu a při jejich rozpadu mohou do okolí vnikat látky, které negativně ovlivní ŽP. Na fotografiích níže (Obr. č. 1 a Obr. č. 2) jsou zachyceny pohozené odpady z plastových obalových materiálů z mého okolí.

Obr. č. 1: Littering na břehu vodoteče

Obr. č. 2: Obal zachycený ve křoví

Zdroj: Autorka Podle studie „Analýza volně pohozených odpadů v České republice“, která zjišťovala objem, hmotnost a druhové složení volně pohozených obalů na různých místech ČR, byly v hodnocených vzorcích nejvíce zastoupeny odpady z obalů. Obaly tvořily 87 % objemových a 64 % hmotnostních analyzovaného volně pohozeného komunálního odpadu (dále jen KO). Ze všech obalů byly nejpočetněji zastoupeny nápojové obaly, které tvořily co do hmotnosti 37 % a z těchto obalů pak 41 % hmotnosti tvořily obaly plastové. Množství pohozeného odpadu je ovlivňováno mnoha faktory, mezi které patří například: •

Infrastruktura – přítomnost košů, jejich naplněnost a čistota.

•

Typy služeb v nejbližším okolí – nabízení nechtěných letáků, novinové stánky, rychlé občerstvení atd.

•

Hustota obyvatel.

•

Přístup lidí.

Možnými nástroji řešení tohoto způsobu znečišťování ŽP jsou například sankce a pokuty a zejména jejich účinné vybírání, zálohové systémy a především důsledná a dobře mířená osvěta, neboť právě nevědomost a s ní spojený nezájem obyvatel je jedním z hlavních příčin tohoto problému. (Ministerstvo životního prostředí) (Odpadové fórum)

23

3.1.5 Nedodržení technologických postupů Při průmyslových postupech nakládání s obaly by se mělo postupovat podle daných metodik a pracovat tak, aby nedocházelo ke znečišťování ŽP. Nedokonalé zabezpečení odpadu při přepravě vede ke znečištění okolí samotnými odpady. Nedodržení správné teploty a používání filtrů ve spalovnách přispívá ke znečišťování ovzduší, podobně jako spalování v lokálních topeništích, ovšem ve větším množství. Předcházení takovýchto pochybení a zejména důsledný dozor odpovědných orgánů vedou ke snižování environmentálních rizik a dopadů způsobovaných plastovými obaly při nakládání s nimi. 3.1.6 Snížení vlivů a dopadů odpadů z plastových obalů Je mnoho možností jak omezit vznik či dopady plastových obalů a odpadů z nich vzniklých. Níže uvádím možnosti, kterými by mohly dotčené firmy a stát podpořit správné

nakládání

s plastovými

obaly.

Obyvatelé

mohou

ke

snížení

environmentálních rizik spojených s plastovými obaly přispět zejména jejich správnou recyklací, šetrným nakupování, maximalizací použití plastových obalů a hlavně tím, že plastové obaly nebudou spalovat v domácím kotli. Možnosti snížení environmentálních vlivů plastových obalů: •

Pomocí nejnovějších technologií (tzv. BAT) ještě více snížit energetickou náročnost.

•

Důsledně kontrolovat dodržování postupů při nakládání s odpady vzniklými z plastových materiálů, zejména při jejich průmyslovém spalování.

•

Podporovat správnou recyklaci.

Jako velmi významnou část problematiky snížení environmentálních vlivů plastových obalů vidím zvýšení informovanosti obyvatelstva. Mnoho lidí si není vědomo vlivu obalů na ŽP, zejména jejich spalování v lokálních topeništích. Další skupina lidí, která by měla být dostatečně informována, jsou lidé, kteří nevědí nebo nevěří, že právě plastové obaly se dají velmi efektivně recyklovat. (Odpadové fórum)

24

4

SITUACE BIOLOGICKY ROZLOŽITELNÉHO ODPADU V ČR

Tak jako se plastové obaly stanou po použití odpadem, tak se obaly vyrobené z bioplastu, poté co přestanou plnit svoji funkci, stanou biologicky rozložitelným odpadem (dále BRO). Možnosti nakládání s takovýmto druhem odpadu a situaci na poli BRO v odpadovém hospodářství ČR je popsáno v této kapitole.

4.1 Nakládání s bioplasty Bioplasty, které se po použití stávají bioodpadem, mohou být zpracovávány 3 základními postupy: •

Kompostování nebo anaerobní rozklad. Takto lze zpracovat pouze čistý bioodpad nebo organickou složku odpadu, která byla separována.

•

Stabilizace. Ta může proběhnout po mechanicko – biologické úpravě tuhého komunálního odpadu, jehož součástí je bioodpad.

•

Spalování. Spalování může být využito pro všechen tuhý komunální odpad nebo může proběhnout po mechanicko-biologické úpravě.

Spalování bioodpadu je konečným zpracováním na rozdíl od kompostování, které je způsobem, jak bioodpad znovu vrátit do koloběhu organických látek. V běžném odpadu z domácností je podíl bioodpadu asi 40 % ze 100 kg vyprodukovaného odpadu na osobu za rok. Po zpracování v průmyslové kompostárně vznikne kvalitní biohumus, který může nahradit průmyslová hnojiva a opět se tak vrátí na zemědělské pozemky, kde kromě hnojivého účinku může působit i jako činitel zabraňující erozi půdy, která je v dnešní době významným problémem. Jedna z příčin půdní eroze je nedostatek organické složky v půdě. Například v Holandsku je zapojeno 92 % domácností do sběru tříděného bioodpadu. Kromě průmyslových kompostáren lze bioplasty spolu s ostatním bioopadem kompostovat rovněž v zahradních kompostérech. Není možné říci, který způsob je nejvhodnější neboť oblasti a místa zpracování se liší v mnoha ohledech. Důležité je, aby byl zvolen vhodný způsob nakládání pro danou oblast s ohledem na ekonomické, organizační a další možnosti. Při výběru správného způsobu nakládání s bioodpadem je nutno zvážit mnoho faktorů, na jejichž

25

základě by měl být vybrán způsob, který bude efektivní a nebude ohrožovat ŽP člověka. (Bioplaneta) (Matějů) (Biom)

4.2 Biologicky rozložitelný odpad v ČR 4.2.1

Produkce BRO v ČR

V roce 2004 činilo množství BRO vyprodukovaného v ČR asi 9 mil. tun ročně. V dalších následujících letech ale dochází ke stálému poklesu vykazovaného množství. Významnou složkou BRO je biologicky rozložitelný komunální odpad (dále jen BRKO). BRKO je významnou složkou směsného komunálního odpadu s podílem 43 %. Otázku BRKO ve směsném odpadu musí řešit obce jakožto původci odpadu, musí se také snažit o snižování tohoto podílu. Procentuální úbytek množství bioodpadu ve směsném odpadu od roku 2007 a předpokládaný vývoj situace do roku 2020 je zobrazen na obrázku č. 3. (Altmann, Mimra, & Andrt) (Biom)

Obr. č. 3: Snižování množství bioodpadu a prognóza do budoucna Zdroj: (Kompostuj)

26

4.2.2

Nakládání s BRO v ČR

Stát by měl s odpady nakládat co nejefektivněji a k tomuto účelu mu slouží Plán odpadového hospodářství (dále POH). V současnosti je v platnosti plán na roky 2003 – 2013. V tomto plánu jsou stanoveny konkrétní cíle odpadového hospodářství ČR, které mají být plněny. Mezi těmito cíli jsou i takové, které se týkají BRO. Jedním z hlavních cílů definovaných POH ČR je snížení maximálního množství biologicky rozložitelných komunálních odpadů ukládaných na skládky tak, aby podíl této složky činil v roce 2010 nejvíce 75 % hmotnostních, v roce 2013 nejvíce 50 % hmotnostních a výhledově v roce 2020 nejvíce 35 % hmotnostních z celkového množství BRKO vzniklého v roce 1995. Základem pro porovnání a hodnocení tohoto indikátoru je rok 1995, ve kterém bylo na skládkách uloženo celkem 148 kg BRKO na obyvatele. Podle POH ČR by měl být tento podíl snížen do roku 2010 na 75 % tj. na 112 kg BRKO na obyvatele. Ve skutečnosti bylo podle poslední šesté hodnotící zprávy v roce 2010 uloženo na skládky 131 kg na osobu, což je o 19 kg více než je požadováno v plánu. Místo požadovaných 75 % tak bylo uloženo 90 %. Tento cíl se tedy prozatím nedaří plnit a stále velká část BRO končí v ČR na skládkách. Jako nejvhodnější způsob zpracování BRO je jeho kompostování. (Ministerstvo životního prostředí)

27

5

MATERIÁL A METODIKA

Cílem samotného experimentu bylo použít obalové materiály, na kterých je uvedeno, že jsou zcela nebo částečně rozložitelné, v procesu kompostování v domácím kompostéru a prokázat tak, že informace uvedené na povrchu těchto obalů jsou pravdivé a vypovídají tak o vlastnostech jednotlivých materiálů. Při provádění samotného experimentu se vycházelo z dosavadních znalostí a zkušeností s domácím kompostováním a dostupné odborné literatury. Vyhodnocení rozpadu vzorků použitých v experimentu probíhalo podle normy. V průběhu experimentu byl pravidelně pořizován obrazový záznam a byl veden laboratorní deník, do kterého byly zaznamenávány všechny nezbytné údaje.

5.1 Vstupní materiál Pro účel experimentu byly vybrány igelitové tašky, které jsou běžně k dostání v obchodech a to u nás v ČR, Polsku, na Slovensku nebo ve Velké Británii a zároveň je na nich uvedeno, že jsou rozložitelné, odbouratelné či jiné označení, které informuje běžného uživatele o tom, že daný materiál může použít pro výrobu domácího kompostu, aniž by ho znehodnotil látkami, které do něj nepatří. Dále byly vybrány 2 tašky přímo určené ke kompostování a to jedna česká a jedna původem z Velké Británie. 5.1.1 Tašky Pro experiment bylo vybráno 9 tašek různého původu a byly označeny jako vzorky: •

A – taška z hypermarketu Globus,

•

B – taška z obchodního řetězce TESCO,

•

C – taška vyrobena pro společnost COOP TERNO Slovensko,

•

D – taška přímo určená pro domácí kompostování z Velké Británie,

•

E – nákupní taška společnosti Kaufland,

•

F – taška z Londýnského nákupního centra Nisa,

•

G – taška polské Castoramy,

•

H – taška společnosti Carrefour z Polska,

•

I – taška do kompostu od společnosti Bioplaneta.

28

Tašky byly nafoceny před samostatným započetím experimentu (viz Obr. č. 4). Typy materiálů spolu s popisem vlastností, který je součástí potisku jednotlivých vzorků jsou uvedeny v tabulce č. 2.

Vzorek A

Vzorek B

Vzorek C

Vzorek D

Vzorek E

Vzorek F

Vzorek G

Vzorek H

Obr. č. 4: Jednotlivé vzorky tašek. Zdroj: Autorka

29

Vzorek I

Tabulka č. 2: Typy a vlastnosti vzorků Vzorek

Typ

Popis

A

PE HD+ TDPA ADITIVUM

100% rozložitelné 100% odbouratelná, po určité době se sama

B

PE-HD+ ADITIVUM

rozloží

C

PE-HD

do 3 let se rozloží na vodu, CO2 a biomasu

D

nezjištěno

-

E

PE-HD

100% rozložitelná

F

nezjištěno

biologicky rozložitelná

G

na bázi škrobu

kompostovatelná

H

na bázi škrobu

kompostovatelná

I

bioflex-219F

v kompostu se do 90 dní rozloží

Zdroj: Potisk jednotlivých vzorků 5.1.2 Příprava tašek před vložením do kompostérů Jednotlivé tašky, které byly vybrány pro experiment, byly zváženy na lékárenské váze, model AND HF 200 poslední kalibrace 04. 12. 2010. Tato váha je kalibrována každé dva roky. Hmotnosti jednotlivých tašek byly zaznamenány do laboratorního deníku. Následně byly tašky vloženy do kapsy, která byla vytvořena přeložením sítě s oky o rozměrech 1×1 mm. Tyto síťové kapsy byly poté po stranách zajištěny kovovými svorkami tak, aby se zabránilo případným kouskům materiálu vypadnout z pouzdra. Tašky v síťovaných pouzdrech byly znovu zváženy a tyto váhy byly opět zaznamenány v laboratorním deníku. Počáteční hmotnosti jednotlivých tašek jsou uvedeny v tabulce č. 3. Fotografie hmotností tašek jsou uvedeny v přílohách č. 3 – 11. K taškám v síťkách byly po zvážení kovovými dráty připevněny popisy tak, aby byla v případě úplného rozpadu možná identifikace jednotlivých vzorků. Tabulka č. 3: Vzorky a jejich hmotnosti Vzorek

A

B

C

D

E

F

G

H

I

mi [g]

5,1

7,6

5,1

8,1

7,5

8,6

9,6

14,8

12

Zdroj:Autorka mi – počáteční váha tašek uváděná v [g]

30

5.1.3 Kompostéry a materiál do kompostu Pro účely tohoto experimentu byly využity 2 plastové kompostéry. Kompostéry jsou identické a jsou vyrobeny z recyklovaného plastu. Nádoba kompostéru nemá dno (z důvodu volného styku s půdou a přístupu mikroorganismům, červů a žížal). Kompostér je opatřen víkem s otočným ventilem pro regulaci prostupu vzduchu, bočními dvířky pro vyjímání kompostu a otvory sloužícími k provzdušňování. Specifikace kompostérů: •

Objem: 270 litrů.

•

Výška: 70 cm.

•

Základna: 63×63 cm.

•

Barva: zelená.

Důvodem použití zahradních kompostérů bylo, že kompostování v nich je efektivnější a zajištění stejných podmínek procesu pro celý kompostovaný materiál je snadnější. Jakožto další a velmi podstatná složka experimentu byl připraven materiál určený ke kompostování v zahradních kompostérech. Složení tohoto materiálu bylo voleno tak, aby bylo co nejpříznivější, a aby zároveň vystihovalo co nejtypičtěji materiál, který běžně lidé používají k výrobě kompostu. V tomto případě se materiál skládal z koňského hnoje, zeminy a trávy smíchané s pilinami v poměru 1:3.

5.2 Zahájení experimentu Kompostéry byly umístěny u stěny rodinného domu v Mostech u Jablunkova (GPS souřadnice lokality 49°33'19.656"N, 18°45'28.649"E) na jeho jihovýchodní straně. Umístění bylo zvoleno tak, aby kompostéry byly chráněny před účinkem větru a tím se zabránilo nadměrnému vysychání kompostu. Světová strana byla vybrána tak, aby na kompostéry dopadalo sluneční záření co nejdelší část dne a byly tak dosahovány vyšší teploty, což spolu se správnou vlhkostí přispívá k intenzivnější degradaci materiálu. Do každého ze dvou plastových zahradních kompostérů byl navrstven materiál ve stejném množství.

31

Spodní vrstvu v kompostéru tvořilo 20 litrů koňského hnoje smíchaného se zahradní zeminou (viz příloha Foto č. 1 a 2). Koňský hnůj je směs výkalů a podestýlky, která byla v tomto případě tvořena koňskými exkrementy spolu s kombinací pilin a hoblin. Na tuto vrstvu byly následně pokládány vrstvy tvořené směsí trávy a pilin a mezi jednotlivé vrstvy byly kladeny označené vzorky (viz. příloha Foto č. 14). Po naplnění kompostérů materiálem až po okraj byl každý zalit 20l dešťové vody. Na obrázku č. 5 jsou kompostéry před jejich uzavřením a zahájením pokusu.

Zdroj: Autorka Obr. č. 5: Kompostéry s materiálem a označenými vzorky při zahájení pokusu. V den založení experimentu bylo sychravé počasí a teplota vzduchu byla 20°C. Kompost byl založen 20. 07. 2012 v 17:00 hodin. V tento den nebyla měřena teplota.

5.3 Průběh experimentu Po zahájení kompostování byly pravidelně měřeny teploty v každém kompostéru. První 4 týdny byla měřena teplota každý den, v dalších fázích experimentu co 2 dny, když teplota klesla ke 20 °C byly teploty měřeny jednou týdně. Současně s teplotou kompostu, která byla měřena ve středu kompostérů, byla taky nepravidelně měřena teplota při okrajích a byla sledována teplota vzduchu na digitálním teploměru, který byl umístěn ve stinném místě na stejné straně domu, na které byly umístěny kompostéry. Kompost byl pravidelně překopáván, aby se zajistil přístup kyslíku a rovnoměrný rozklad celého materiálu. Byl podle potřeby zvlhčován tak, aby byla dosažena a zejména udržována jeho optimální vlhkost. Tato vlhkost byla ověřována tak, že jsem při každém měření vzala do hrsti materiál a pokud se po zmáčknutí choval jako suchý, byl následně provlhčen. Test suchosti materiálů proběhl vždy na 4 různých místech kompostu, tak aby nedošlo k vyschnutí či přelití jedné jeho části. Všechny tyto údaje spolu s popisem počasí, datem a hodinou měření 32

byly zaznamenávány do laboratorního deníku. V průběhu experimentu proběhly 3 kontroly, kdy byly tašky z kompostu vyndány, byl zkontrolován jejich stav a byla pořízena fotodokumentace tohoto stavu. Následující tabulka č. 4 uvádí rozvržení jednotlivých činností, zejména kontrol v průběhu experimentu. Tabulka č. 4: Časový harmonogram experimentu Den zkoušky

Datum

Činnost

0

20. 07. 2012

Založení zkoušky

29

18. 08. 2012

Kontrola

58

16. 09. 2012

Kontrola

66

23. 09. 2012

Kontrola

130

28. 10. 2012

Ukončení zkoušky

Zdroj: Autorka

5.4

Dosažené hodnoty

V následující tabulce č. 5 uvádím hodnoty a informace, které byly v průběhu experimentu zaznamenávány do laboratorního deníku.

20

Popis

Teplota vzduchu (°C)

17:00

Kompostér B (°C)

Čas

20. 07. 2012

Kompostér A (°C)

Datum

Tabulka č. 5: Údaje z laboratorního deníku

založení pokusu, do každého kompostéru vložen koňský hnůj piliny a zemina a zalito 20 l dešťové vody

21. 07. 2012

17:00

68,5

71,1

29

měření teploty

22. 07. 2012

17:00

70,3

71,4

28

měření teploty, překopávka, zálivka 5 l

23. 07. 2012

17:00

71,0

71,5

27

měření teploty

33

24. 07. 2012

09:00

61,4

63,3

21

měření teploty, překopávka, provlhčení malým množstvím vody

24. 07. 2012

17:00

67,1

68,5

32

měření teploty

25. 07. 2012

17:15

57,4

59,9

25

měření teploty

26. 07. 2012

09:00

56,6

62,4

25

měření teploty, překopávka, zálivka 8 l

26. 07. 2012

19:00

50,0

51,1

22

měření teploty

27. 07. 2012

17:00

52,3

53,5

33

měření teploty

28. 07. 2012

17:00

32,2

32,3

28

měření teploty

29. 07. 2012

17:00

31,9

31,9

25

měření teploty

30. 07. 2012

10:00

30,9

30,6

23

měření teploty, překopávka

30. 07. 2012

17:00

32,5

32,3

21

měření teploty

31. 07. 2012

17:00

35,8

32,7

32

měření teploty

01. 08. 2012

17:30

37,2

35,4

34

měření teploty, zálivka 10 l

02. 08. 2012

10:00

30,1

30,8

29

měření teploty, překopávka

02. 08. 2012

19:00

32,0

32,2

24

měření teploty

03. 08. 2012

17:00

38,4

39,0

27

měření teploty

04. 08. 2012

17:00

32,6

34,2

27

měření teploty

05. 08. 2012

17:00

33,3

29,5

25

měření teploty, zálivka 5 l

06. 08. 2012

13:00

26,0

25,6

24

měření teploty

07. 08. 2012

17:00

28,2

26,4

23

měření teploty

08. 08. 2012

17:20

30,1

30,2

23

měření teploty

09. 08. 2012

17:00

28,2

31,7

21

měření teploty, překopávka

10. 08. 2012

09:30

30,2

30,8

25

měření teploty, zálivka 2,5 l

11. 08. 2012

09:30

31,9

30,1

25

měření teploty

12. 08. 2012

17:00

32,5

31,1

26

měření teploty, překopávka

13. 08. 2012

17:00

30,5

29,4

27

měření teploty

14. 08. 2012

17:00

28,2

29,6

24

měření teploty, zálivka 2,5 l

15. 08. 2012

17:00

30,7

28,2

23

měření teploty

16. 08. 2012

17:00

27,2

30,5

23

měření teploty

17. 08. 2012

17:00

26,9

27,0

21

měření teploty

18. 08. 2012

15:00

28,3

27,9

22

překopávka, zálivka 3 l, fotodokumentace, měření teploty

34

19. 08. 2012

17:00

30,6

31,0

23

měření teploty

20. 08. 2012

17:00

31,0

30,3

26

měření teploty

21. 08. 2012

17:20

29,1

26,8

27

měření teploty, zálivka A: 1 l, B: 0,5 l

22. 08. 2012

18:00

29,6

29,0

29

měření teploty

24. 08. 2012

17:00

30,3

29,5

26

měření teploty

26. 08. 2012

17:00

21,7

22,3

25

měření teploty, překopávka, zvlhčení

28. 08. 2012

15:30

32,6

32,1

28

měření teploty

31. 08. 2012

15:00

20,7

21,6

25

měření teploty

03. 09. 2012

12:00

20,8

21,8

20

měření teploty, prokypření, zálivka A: 3 l, B:1,5 l

06. 09. 2012

17:00

22,4

23,5

19

měření teploty, prokypření, zálivka po 1 l vody

10. 09. 2012

16:30

30,5

31,4

27

měření teploty, prokypření, zálivka 4 l

14. 09. 2012

17:00

16,9

16,5

13

měření teploty

16. 09. 2012

17:00

26,4

18,0

12

překopávka, zálivka 1 l, fotodokumentace,

17. 09. 2012

17:00

24,2

23,9

18

měření teploty

23. 09. 2012

16:45

19,3

18,5

22

měření teploty, fotodokumentace tašek, překopávka

30. 09. 2012

15:50

22,3

19,6

22

měření teploty

07. 10. 2012

14:30

16,8

17,2

17

měření teploty, překopání, provlhčení suchých okrajů

14. 10. 2012

17:00

14,3

13,6

13

měření teploty

19. 10. 2012

17:00

17,2

16,6

15

měření teploty, zálivka 1 l

28. 10. 2012

15:00

-1

teplota neměřena, ukončení experimentu

Zdroj: Autorka V příloze Foto č. 16 je série fotografií naměřených teplot v kompostéru A a v příloze Foto č. 17 série fotografií s teplotami naměřenými v kompostéru B. Jedná se o fotografie teplot, které byly zaznamenány při jednotlivých měřeních v kompostérech.

35

Na následujícím obrázku č. 6 je graf zobrazující průběh teplot v obou kompostérech.

Závislost teplot v kompostérech na čase 80,0 70,0

Teplota [°C]

60,0 50,0 40,0 komposter A (°C)

30,0

komposter B (°C) 20,0 10,0 7.10.2012

17.9.2012

10.9.2012

31.8.2012

24.7.2012

20.8.2012

17.8.2012

14.8.2012

11.8.2012

8.8.2012

5.8.2012

2.8.2012

30.7.2012

27.7.2012

24.7.2012

21.7.2012

0,0

Obr č. 6: Závislost teploty v kompostéru na čase Zdroj: Autorka Termofilní fáze u tohoto kompostu trvala týden, tedy 7 dní. V této fázi se teplota vyšplhala až přes 70 °C. Nejvyšší dosažená teplota v kompostéru A byla 71,3 °C a v kompostéru B 71,4 °C. Sedmý den byly naměřeny teploty v kompostéru A 52,3 °C a v kompostéru B 53,5 °C. Další den teploty rapidně spadly a kompost se dostal do fáze přeměny. V počáteční fázi nebyla provedena žádná kontrola, aby nebyly snižovány a ovlivňovány dosahované teploty.

Jelikož byla

tato

fáze poměrně krátká,

pravděpodobně stejně nedošlo k výrazným změnám a průběh termofilní fáze nebyl narušen. Po každé manipulaci s kompostem totiž teplota klesla, což by v této fázi nebylo žádoucí. Na počátku fáze přeměny byly naměřeny teploty v kompostéru A 32,1 °C a v kompostéru B 32,3 °C a v dalších dnech byly naměřeny teploty v rozmezí 27 – 39 °C. Tato fáze trvala 29 dní. V průběhu

této

fáze

byla

provedena

kontrola

stavu

tašek

a

pořízena

fotodokumentace. Vzorky A, E, F, G, H a I při vizuální kontrole nevykazovaly žádnou změnu. U vzorků B a C došlo k barevným změnám. Potisky na taškách změnily odstín a zabarvily také síť, ve které se nacházely. Vzorek D vykazoval známky pokročilé degradace (viz. Obr. č. 8), rozpadá se na kousky. Jednotlivé kousky jsou odděleny 36

od celku v okrajových částech vzorku, v některých místech původní materiál zcela chybí. Fotografie detailů některých tašek viz příloha Foto č. 18 – 19.

Obr. č. 7: Stav kompostu po 29 dnech

Obr. č. 8: Detail vzorku D

Zdroj: Autorka Po těchto fázích nastala u sledovaného kompostu fáze dozrávání. V této fázi, jak je patrné z tabulky č. 5, se již teplota kompostu blíží teplotě vzduchu a je jí také více ovlivňována. Teploty se pohybovaly v rozmezí 30,3 °C až 14,3 °C v kompostéru A a 32,1 °C až 13,6 °C v kompostéru B. V této fázi byl kompost ponechán až do konce experimentu, což byla doba, kdy se výrazně ochladilo a teplota již nevystoupila nad 20°C. Biologická aktivita v kompostu byla utlumena a napadl rovněž první sníh. V této fázi byly provedeny dvě kontroly tašek. První z nich po 8 týdnech kompostování. Kontrola byla vizuální a tašky byly kontrolovány v síťkách. Vzorky A, E, F, G, H při vizuální kontrole nevykazovaly ani po 8 týdnech žádnou změnu. U vzorků B (viz Obr. č. 10) a C došlo k ještě intenzivnějším barevným změnám, ale ani u těchto vzorků se při pohledovém ohledání nevyskytovaly žádné známky rozpadu. Vzorek D (viz Obr. č. 9) vykazoval známky pokročilé degradace. Tento vzorek se rozpadal na drobné fragmenty. Známky rozpadu byly patrné i na vzorku I, který se rozpadal na velké kusy v oblastech přeložení tašky.

37

Na následujících fotografiích (viz Obr. č. 9 a Obr. č. 10) byly zachyceny změny vzorků D a B. V příloze Foto č. 20 a č. 21 jsou další vzorky při druhé kontrole.

Obr č. 9: Vzorek D po 8 týdnech uložení

Obr č. 10: Barevné změny u vzorku B

Zdroj: Autorka Další kontrola, která byla provedena 23. 09. 2012, byla provedena proto, aby mohly být vzorky řádně prozkoumány a popsán jejich stav. Při této kontrole byly tašky vyjmuty ze síťových kapes a byla pořízená fotodokumentace. Při vyjímání tašek ze sítí, při manipulaci s nimi i při pořizování fotodokumentace byly vzorky uloženy na rozprostřenou fólii, aby bylo zabráněno ztrátě případných drobných fragmentů vzorků. Drobné fragmenty se vyskytovaly pouze v případě vzorku D, kde byly patrné už od první vizuální kontroly. Vzorky G (viz Obr. č. 11), H a I rovněž podlehly rozkladu, ovšem žádné drobné fragmenty se v sítích těchto vzorků nevyskytovaly, materiál se rozpadl na velké části. V těchto taškách vznikly trhliny a materiál byl na omak „řidší“, nezdál se tak pevný jako před započetím experimentu. Vzorky A, E a F nevykazovaly vůbec žádnou změnu, barvy byly stejně syté jako před vložením do kompostu a materiál byl soudržný a pevný bez známek jakéhokoliv poškození působením organismů nebo vysoké teploty v prostředí kompostu. Vzorky B a C byly rovněž bez poškození, avšak barevný potisk na jejich povrchu podlehl změně. Některé barvy zmizely, jiné změnily odstín. Materiál těchto tašek se jevil stále pevný, tašky byly až na barevný potisk stejné jako na začátku.

38

Ukázka rozkladu u jednoho ze vzorků je zobrazena na následujícím obrázku č. 11. Fotografie dalších vzorků jsou uvedeny v příloze Foto č. 22 – 30. Na obrázku č. 12 je zachycen stav kompostu po 9 týdnech probíhajícího experimentu.

Obr. č. 11: Rozpad u vzorku G

Obr. č. 12: Kompost po 9 týdnech

Zdroj: Autorka Od 14. 09. 2012 se výrazně ochladilo a vypadalo to, že bude experiment ukončen. Teploty v kompostérech se udržovaly dostatečně vysoko, a tak byl experiment proveden až do konce a trval tedy celých původně plánovaných 14 týdnů a to od 20. 07. 2012 do 28. 10. 2012.

5.5 Ukončení experimentu Proces kompostování byl ukončen podle plánu a to po 14 týdnech, 28. 10. 2012. V případě dobrého počasí, by byl ponechán delší dobu, jelikož však napadl sníh a teploty i v kompostérech byly nízké, bylo kompostování ukončeno. Po ukončení procesu kompostování byly vzorky vyjmuty z kompostérů a převezeny do laboratoře na Ústavu aplikované a krajinné ekologie Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně, kde byly připraveny ke zjištění hmotnostního úbytku a jeho zhodnocení. Zatímco na začátku experimentu a v jeho průběhu experimentu, se postupovalo tak, aby postup odpovídal podmínkám domácího kompostování, ve fázi ukončení a vyhodnocení experimentu bylo se vzorky nakládáno podle norem EN ISO 20200 a ČSN EN ISO 20200, což jsou normy uvádějící postup pro hodnocení stupně rozkladu materiálu po kompostování v průmyslových kompostárnách. Jelikož neexistují normy, které by upravovaly kompostování v domácích podmínkách, byly použity již zmíněné normy.

39

5.5.1 Práce se vzorky v laboratoři Vzorky byly po vyjmutí z kompostu převezeny do univerzitní laboratoře. Neomyté vzorky jsou zachyceny na fotografii v příloze Foto č. 32. Zde byly vzorky zváženy. Pouze ze zvědavosti byly zváženy také ihned po vyjmutí z kompostu bez omytí, toto vážení nebylo požadováno normou (viz příloha Foto č. 33). Vzorky byly očištěny. Nejprve byly odstraněny větší zbytky kompostu zachycené na síťkách a poté byly vzorky omyty pod tekoucí vodou (viz Obr. č. 13). Vzhledem k tomu, že byly v průběhu kompostování umístěny v síťkách, nemuselo se přistoupit k prosévání kompostu dle normy za účelem získání všech částí vzorků. Oddělené fragmenty byly zachyceny v síťkách. Při čištění a omývání bylo postupováno velmi opatrně, aby nedošlo ke ztrátě drobných frakcí zkoušeného materiálu tím, že by byly drobné fragmenty vytlačeny ven ze síťových kapes.

Obr. č. 13: Omývání vzorků v laboratoři

Obr. č. 14: Omytý vzorek D

Zdroj: Vaverková Po důkladném omytí byly vzorky v síťkách vloženy do sušárny ECOCELL (viz Obr. č. 15 a č. 16) s cirkulací vzduchu a teplota byla nastavena na 58°C. Při této teplotě, kterou udává norma ISO 20200, byly vzorky ponechány 24 hodin.

Obr. č. 15: Sušárna použitá při experimentu Zdroj: Autorka 40

Obr. č. 16: Vzorky v sušárně

Poté co byly vzorky vysušeny na konstantní hmotnost, byly opatrně vyjmuty ze síťových kapes. Vzhledem k tomu, že k rozkladu na malé části došlo pouze v případě vzorku D a ostatní vzorky zůstaly více méně vcelku, nebyla manipulace s nimi složitá. V případě vzorku D byly opatrně za pomoci pinzety posbírány všechny malé kousky, které zůstaly přichycené na síti. Tento vzorek musel být pro potřeby vážení a veškeré další manipulace umístěn do nádoby, aby nedošlo ke ztrátě materiálu. Pro potřeby vážení a přechovávání vzorků bylo v tomto případě využito plastového kelímku o objemu 0,3 l. Kelímek byl také použit při vážení vzorků G a H, u kterých také došlo k rozpadu na menší části. Na následujících fotografiích jsem zachytila způsoby vážení tašek. Tašky, u kterých nedošlo k rozpadu, byly volně pokládány na váhu (viz Obr. č. 17). Vzorky, které podlehly rozpadu byly váženy v plastovém kelímku (viz Obr. č. 18).

Obr. č. 17: Vážení nerozpadlého vzorku I

Obr. č. 18: Vážení rozpadlého vzorku D

Zdroj: Autorka 5.5.2 Stanovení stupně rozkladu Hodnoty zjištěné vážením upravených vzorků byly zaznamenány do laboratorního deníku a následně přeneseny do tabulky (viz Tabulka č. 6) a použity pro výpočet stanovení stupně rozkladu plastů podle normy. Protože hmotnosti některých vzorků navážené v univerzitní laboratoři byly vyšší než jejich počáteční hmotnosti, byly vzorky ještě jednou zváženy na stejné váze jako na začátku. I tak byly hodnoty hmotností vzorků v některých případech vyšší (viz Tabulka č. 6).

41

V tabulce jsou zeleně označeny hodnoty vykazující, že u daného vzorku došlo k hmotnostnímu úbytku vlivem rozkladu. Tabulka č. 6: Hmotnost vzorků a stupeň rozkladu Vzorek

mi

mr

mx

my

D

A

5,060

5,090

10,5

17,2

-5,9

B

7,638

7,805

13,5

23,3

-2,1

C

5,327

5,188

17,9

2,6

D

8,643

3,115

16,7

23,9

63,9

E

7,462

9,878

16,8

31,1

-32,3

F

8,076

7,635

23,1

5,4

G

9,595

8,693

25,5

9,4

H

14,805

14,818

37,9

0,00

I

12,031

12,236

32,2

-1,7

Zdroj: Autorka mi – počáteční hmotnost suchého testovaného materiálu v gramech mr – hmotnost testovaného materiálu po umytí a vysušení do konstantní hmotnosti v gramech mx – hmotnost testovaného materiálu v síťkách po vysušení v gramech my – testovaného materiálu po vyjmutí z kompostu v gramech D – stupeň rozkladu v procentech Vzorec č. 1: Výpočet stupně rozpadu v % − = × 100 Zdroj: (ČSN EN ISO 20200, 2006) Zvýrazněné veličiny jsou ty, které podle normy vstupují do vzorce pro výpočet stupně rozkladu. Ostatní jsou zaznamenány pouze proto, že byly vzorky váženy i v jiných stavech, než jaké požaduje norma. V příloze Foto č. 3 – 11 jsou uvedeny fotografie hmotností vzorků před experimentem a v příloze Foto č. 43 – 51 hmotnosti po ukončení a po vysušení do konstantní hmotnosti, které vstupovaly do vzorce pro určení stupně rozkladu.

42

6

VÝSLEDKY A VYHODNOCENÍ ZÍSKANÝCH DAT

V této kapitole jsou popsány výsledky experimentu a možné příčiny dosažených výsledků.

6.1 Faktory s vlivem na dosažené výsledky Jelikož nebyl experiment prováděn v laboratorních, ale v reálných podmínkách mohlo dojít k ovlivnění dosažených výsledků vlivem působení několika faktorů. Možné příčiny vyšších hmotností po vysušení do konstantní hmotnosti mohou být chemické změny ve struktuře materiálů, způsobené procesy v průběhu kompostování a také faktorem chyby při vážení, kdy mohl být spolu se vzorkem zvážen vzduch v tašce. Tato chyba byla omezena tak, že byl každý vzorek zvážen několikrát a byla zaznamenána nejnižší hmotnost. Fakt, že ani u jedné tašky nedošlo k rozkladu v průběhu kompostovacího procesu je důkazem toho, že při domácím kompostování nedochází k tak intenzivnímu rozkladu, jako je tomu v laboratorních podmínkách nebo v prostředí průmyslové kompostárny, kde je proces kompostování nepřetržitě kontrolován a regulován. Jak je patrné z grafu na obrázku č. 5 je termofilní fáze výrazně kratší než uvádí literatura a přechod do další fáze je charakterizován výrazným poklesem teploty. To může být jednou z příčin pomalejšího rozkladu složitějších polymerů. Vyššího stupně rozpadu by mohlo být také dosaženo, pokud by byly vzorky napnuté v síťkách a ještě rozděleny napůl, aby jejich tloušťka byla co nejmenší a plocha, na které by mohly působit mikroorganismy pak co největší.

6.2 Vzorky se zjištěným stupněm rozkladu Podle vzorce č. 1 pro výpočet stupně rozkladu (viz str. 42) došlo k rozkladu vyjádřeného v procentech u 4 vzorků a to konkrétně: •

Vzorek C: D = 2,6 %. Jedná se o tašku slovenského řetězce TERNO patřícího do skupiny COOP. Tento vzorek v průběžných kontrolách vykazoval pouze barevné změny. Taška zůstala v celku, nevykazovala známky výrazného poškození (viz Obr. č. 19), zato vykazovala nízký stupeň rozkladu. Podle údajů

43

na svém povrchu byla vyrobena z PE HD a aditiv a do 3 let by se měla rozložit na CO2 a vodu. Vzhledem k tomu, že taška kromě již zmíněného stupně nevykazuje žádné známky

rozkladu,

nemůže

být

doporučena

pro

použití

v domácím

kompostování.

Obr. č. 19: Stav vzorku C po ukončení experimentu Zdroj: Autorka •

Vzorek D: D = 63,9 %. Jedná se o tašku dovezenou z Anglie, která byla určená ke kompostování. Materiál, ze kterého byla vyrobena sice nebyl znám, ale podle srovnání s ostatními, by se mohlo jednat o některý druh polymeru vyrobeného na bázi škrobu. Tato taška se již od první kontroly rozpadala a také stupeň rozpadu byl velmi vysoký (viz Obr. č. 20). Tato taška by jako jediná mohla být na základě získaných výsledků označena jako vhodná pro použití při domácím kompostování. Dosáhla velmi vysokého stupně rozkladu a je předpoklad, že pokud by zůstala v kompostéru i při následném kompostování nebo by byla spolu s kompostem zapravena do půdy, mohla by se rozpadnout úplně.

Obr. č. 20: Stav vzorku D po ukončení experimentu Zdroj: Autorka •

Vzorek F: D = 5,4 %, Jedná se o vzorek z anglického obchodního domu NISA, materiál

byl

neznámého

původu, 44

pouze

na

tašce

bylo

uvedeno

„biodegradable“, tedy tato taška by měla být biologicky rozložitelná. Taška kromě nízkého stupně rozkladu nevykazovala žádné známky fyzikálních ani barevných změn (viz Obr. č. 21). Ani tento vzorek, stejně jako vzorek C nemůže být na základě experimentu doporučen pro použití v domácím kompostéru, protože by po ukončení kompostování zůstal v kompostu jako celek a působil by jako znečišťující činitel v takovémto kompostu.

Obr. č. 21: Stav vzorku F po ukončení experimentu Zdroj: Autorka •

Vzorek G: D = 9,4 %. Tento vzorek je vyroben z materiálu na bázi škrobu. Jedná se o tašku polského řetězce Castorama. Taška jevila i vizuální známky rozkladu, zejména její celistvost byla narušena. Stupeň rozkladu byl sice nízký, ale struktura vzorku byla evidentně narušena. Došlo ke slepení rozpadlých částí. Vzorek se tedy začal rozpadat, jeho rozpad ovšem nebyl v podmínkách kompostéru dokončen, proto vkládat tuto tašku do domácího kompostéru nemůže být doporučeno, ale je jistě vhodná do systému sběru BRKO a následnému zpracování na průmyslové kompostárně.

Obr. č. 22: Stav vzorku G po ukončení experimentu Zdroj: Autorka

45

6.3 Vzorky s vizuálními známkami rozpadu Podle výsledků vizuální kontroly došlo k disintegraci také u vzorků H a I, toto se ovšem neprojevilo ve výpočtu, neboť u těchto vzorků je v případě vzorku H hodnota stupně rozkladu 0, protože váha po vysušení do konstantní hmotnosti byla téměř stejná jako hmotnost počáteční a u vzorku I byla dokonce vyšší. •

Vzorek H: D = 0 %. Jedná se o tašku polské divize řetězce Carrefour, která byla vyrobena z materiálu na bázi škrobu. Podle ukazatele „stupeň rozkladu“ v tomto případě k žádnému rozkladu nedošlo. Vzorek však vykazoval změny ve struktuře, materiál ztratil pevnost a okrajové části vykazovaly známky rozpadu. Rozpad fyzikální struktury tohoto vzorku nebyl natolik významný, že by se tento vzorek dal doporučit pro použití v domácím kompostéru. Protože však došlo k rozpadu, který by mohl v řízených podmínkách vést k úplné degradaci, mohl by být vzorek stejně jako ostatní výše uvedené použit v systému sběru BRKO a následnému zpracování v průmyslové kompostárně.

Obr. č. 23: Stav vzorku H po ukončení experimentu Zdroj: Autorka •

Vzorek I: U tohoto vzorku byl negativní stupeň rozkladu, přesto také jevil počáteční známky rozpadu (viz Obr. č. 24). Jelikož se jednalo o tašku určenou do kompostu, lze právě na tomto vzorku demonstrovat, že laboratorně ověřené materiály se v reálných podmínkách chovají jinak, neboť procesy v kompostu jsou pod vlivem reálných podmínek, které se mimo laboratoř nedají kontrolovat a správně zajistit. Tato taška byla vyrobena z Bioflexu, což je materiál na bázi PLA. Tato taška, která se podle slov výrobce na ní uvedených v kompostu rozloží 46

do 90 dnů, se v průběhu 14 týdenního experimentu nerozložila, proto by byla zařazena do skupiny s ostatními taškami jako vhodná spíše pro průmyslové kompostárny než domácí kompostéry.

Obr. č. 24: Stav vzorku I po ukončení experimentu Zdroj: Autorka

6.4 Vzorky bez známek rozpadu Vzorky A, B a E nejevily v průběhu kompostování ani na jeho konci žádné známky rozkladu, pouze u vzorku B došlo ke změně barvy potisku tašky. Jejich stav je zachycen na obrázku č. 24. Tyto tašky jsou vyrobeny z PE-HD a aditiv. Jedná se o tašky, které si nechávají vyrábět řetězce Globus, TESCO a Kaufland. Na základě výsledků experimentu by se dalo usuzovat, že jejich 100% rozložitelnost je spíše marketingovým tahem nežli skutečností. Tyto tašky nemohou být doporučeny ke kompostování.

Vzorek A

Vzorek B

Obr. č. 24: Stav vzorků A, B a E po ukončení experimentu Zdroj: Autorka

47

Vzorek E

6.5 Shrnutí Na základě výsledků dosažených během experimentu provedeného při výše definovaných podmínkách a při působení faktorů, které ho ovlivňovaly, by mohl být k domácímu kompostování doporučen pouze vzorek D. Jakožto bioplasty vhodné ke kompostování mohou být označeny materiály na bázi škrobů a polymerů pocházejících z obnovitelných zdrojů. PE materiály s aditivy jsou nevhodné pro jakoukoliv formu kompostování. Na základě proběhlého experimentu by se dalo doporučit do kompostérů používat pouze přírodní materiál ze zahrady a domácnosti bez jakýchkoliv tašek. Tašky vyrobené z biopolymerů by v domácnostech, které jsou zapojeny do systému sběru BRKO, mohly být používány jako tašky na biodpad, které mohou být spolu s nahromaděným bioodpadem z domácnosti umístěny do nádoby určené ke sběru BRKO a následně zpracovány v průmyslové kompostárně, kde by se mohly daleko lépe rozložit než v zahradním kompostéru.

48

7

DISKUZE: POROVNÁNÍ VÝSLEDKŮ

Výsledky experimentu potvrdily mé hypotézy založené na znalostech získaných studiem odborné literatury zejména proto, že 3 z celkového počtu 9 vzorků, které vstupovaly do experimentu na jeho konci, nejevilo absolutně žádné známky rozpadu. A to i přesto, že byl na jejich povrchu čitelně umístěn nápis vypovídající o jejich schopnosti se rozpadnout. Nelze tvrdit, že experiment jednoznačně ukazuje, že tašky z obchodních domů TESCO, Globus a Kaufland (všechny vyrobeny z PE a aditiv) nejsou rozložitelné, protože šlo pouze o jeden pokus svého druhu, ale lze se domnívat, že tašky vystavené 14 týdnů působení mikroorganismů, vysoké teplotě a dalším procesům, které nejeví žádné známky poškození ani stupně rozkladu pravděpodobně rozložitelné nebudou nebo alespoň ne snadno. A rozhodně je nelze poté, co je přineseme z obchodu použít jako tašku na bioodpad z domácnosti, která by spolu s ním mohla být následně umístěna do kompostéru. Tomu, že se může jednat o klamavou reklamu, napovídají i výsledky podobného experimentu, který byl proveden v reálných podmínkách průmyslové kompostárny. Při tomto experimentu byly zkoumané vzorky rozmístěny v tělese kompostové zakládky na Centrální kompostárně v Brně. Vzorky byly v průběhu celého pokusu kontrolovány a vizuálně sledovány po dobu 13 týdnů, jak uvádí norma pro laboratorní zkoušku. Poté co uplynula stanovená doba, bylo zjištěno, že všechny 3 vzorky vyrobené z PE s aditivem použité v tomto experimentu se rovněž nerozložily. Mezi zmíněnými vzorky byly 2 shodné se vzorky A a E v mém pokusu. Jednalo se o tašky Globus a Kaufland, které ani v podmínkách průmyslové kompostárny nepodlehly rozpadu a ani se nechovaly jako ostatní bioodpad, minimálně by mělo dojít k již zmíněné změně barevných vlastností. Srovnání s těmito výsledky tedy potvrzuje správnost závěru, který byl vyvozen na základě pokusu popsaného v této práci. Vzorky A a E a nejspíše i B rozhodně nejsou rozložitelné, jak je na nich uváděno a jedná se tedy o klamání zákazníka. V porovnávaném experimentu byly použity i další shodné vzorky, konkrétně se jedná o vzorky H, G a I. Vzorek G se dokonce při tomto experimentu rozložil nejrychleji a dosáhl nejvyššího stupně rozkladu. Další zmíněné vzorky, H a I dosáhly 80 % rozkladu.

49

Všechny tyto vzorky byly po ukončení experimentu označeny jako vhodné pro zpracování v průmyslové kompostárně. V podmínkách domácího kompostování, které byly reprezentovány ve mnou provedeném experimentu, však nebylo u těchto vzorků dosaženo ani zdaleka tak vysokého stupně rozkladu. Na zmíněných vzorcích bylo přímo uvedeno, že jsou kompostovatelné, což se nepotvrdilo při kompostování v kompostéru. V základce průmyslové kompostárny však ano. Po porovnání výsledků experimentu provedeného v podmínkách domácího kompostování

s podobným

experimentem

provedeným

v reálných

podmínkách

průmyslové kompostárny došlo k potvrzení hypotézy, že podmínky v zahradních kompostérech nejsou tak optimální jako v průmyslových kompostárnách nebo dokonce v laboratořích. V domácnostech není možnost sledovat aktuální vlhkost a pH a často ani teplotu kompostu a případně tyto parametry ovlivnit tak, aby byl stav v kompostu co nejoptimálnější. V reálných podmínkách a to i na průmyslové kompostárně je proces kompostování vystaven působení faktorů jakými jsou srážky, proudění vzduchu a s tím spojena neustálá změna pH a fyzikálních vlastností kompostu. Proto nelze dosáhnou takových výsledků jako při laboratorních pokusech, pro které existuje řada metodik a norem. Tyto ovšem pro pokusy v reálných podmínkách zpracovány nejsou. (Vaverková, Adamcová, & Kotovicová, 2013)

50

ZÁVĚR V této diplomové práci byl na jejím počátku popsán průběh procesu kompostování, jakožto stěžejního procesu pro proběhlý experiment. Byly uvedeny charakteristiky kompostování v domácích podmínkách a důvody, které vedly k použití kompostéru při samotném experimentu. Dále byly vyjmenovány a charakterizovány hlavní skupiny materiálů sloužících nejčastěji k výrobě obalových materiálů, které jsou rozložitelné. V každé ze tří skupin těchto biopolymerů při rozdělení podle jejich původu byl uveden způsob výroby a použití jednotlivých zástupců. U některých skupin materiálů bylo zmíněno i několik hlavních zástupů komerčních materiálů. Při psaní této části došlo u autorky k získání přehledu v tom, kde hledat informace o symbolech nejen na obalových materiálech, ale také o samotných materiálech, jejich výrobě i velmi širokém použití. V následující kapitole, která se zabývala environmentálními riziky při špatném nakládání s obaly, bylo ve velké míře využito znalostí nabytých v průběhu studia na vysoké škole. S pomocí nejaktuálnějších informačních materiálů byly vyjmenovány hlavní rizika nesprávného nakládání s odpadem vzniklým z obalů a byla uvedena řešení, která k této problematice navrhují odborníci. Část věnovaná biologicky rozložitelnému odpadu byla zaměřena zejména na problematiku ukládání BRO na skládky a plnění cíle POH ČR s tím spojeného. Bylo zjištěno, že je na skládky ukládáno stále méně BRO, ale že i tak ČR není schopna dosáhnout množství určeného POH ČR. V části materiál a metodika byl popsán experiment, jehož cílem bylo zjistit, zdali plastové tašky deklarované jako rozložitelné, kompostovatelné nebo biologicky rozložitelné, skutečně takové jsou a bylo by tak možné je použít v domácích kompostérech. Tašky o známé hmotnosti byly 14 týdnů kompostovány spolu s dalším materiálem v zahradním kompostéru a poté byl zhodnocen jejich fyzický stav. Stupeň rozkladu byl určen pomocí postupu dle normy ČSN ISO 20200. Celý experiment byl zaznamenán a popsán. Text byl doplněn fotografiemi, které přibližují průběh celého experimentu. Výsledky, ale i průběh experimentu vyvrátily mé představy o dokonalosti procesu domácího kompostování a potvrdily mé hypotézy o tom, že pokud je nějaký produkt označen jako rozložitelný, neznamená to vždy, že takový je. Z devíti vzorků použitých

51

v experimentu podlehl významnému rozkladu pouze jeden vzorek. Jednalo se o tašku určenou přímo do domácích kompostérů a jako jediný by mohl být doporučen jako vhodný ke kompostování v domácích podmínkách. Další čtyři vzorky vykazovaly nízký stupeň rozkladu vypočítaný podle normy ČSN EN ISO 20200 nebo na nich byly patrné známky rozkladu, přestože stupeň rozpadu byl negativní. Tyto tašky byly vyhodnoceny jako vhodné pro zpracování na průmyslových kompostárnách, kde je proces kompostování kontrolován a regulován lépe a intenzivněji než v domácích podmínkách. V zahradních kompostérech nebo při domácím kompostování na volných hromadách by však bylo jejich použití na základě dosažených výsledků experimentu nevhodné. U tří zbývajících vzorků nedošlo k žádnému stupni rozkladu. Tyto vzorky nevykazovaly žádné známky rozkladu ani na základě vizuálního zhodnocení. Struktura těchto vzorků, které byly vyrobeny z PE a aditiv nebyla v průběhu kompostování nijak narušena ani pozměněna. Na základě těchto skutečností byly vzorky z tohoto materiálu označeny jako nevhodné pro použití v procesu kompostování, protože se nerozkládají a informace o jejich rozložitelnosti jsou nejspíš pouze marketingovým tahem supermarketů.

52

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY Altmann, V., Mimra, M., & Andrt, M. (nedatováno). Stanovení objemového množství biologicky rozložitelného komunálního odpadu (BRKO) pro řešení logistiky svozu

Biom.

(nedatováno).

Získáno

3.

leden

2013,

z

biom.cz:

http://biom.cz/cz/odborne-clanky/stanoveni-objemoveho-mnozstvi-biologickyrozlozitelneho-komunalniho-odpadu-brko-pro-reseni-logistiky-svozu ASTM

International.

(nedatováno).

Získáno

3.

leden

2013,

z

astm.org:

http://www.astm.org/Standards/D6400.htm Biodegradabilní plasty: současnost a perspektivy. (nedatováno). Bioplaneta.

(nedatováno).

Získáno

13.

březen

2013,

z

bioplaneta.cz:

http://www.bioplaneta.cz/bioplast.html ČSN EN 13432. (2001). Obaly - Požadavky na obaly využitelné ke kompostování a biodegradaci - Zkušební schéma a kritéria hodnocení pro konečné přijetí obalu, 20. Praha: Český normalizační institut. ČSN EN ISO 20200. (2006). Plasty - Stanovení stupně rozkladu plastu za simulovaných podmínek kompostování v laboratorním měřítku, 24. Praha: Český normalizační institut. FKUR.

(nedatováno).

Získáno

23.

únor

2013,

z

fkur.com:

http://www.fkur.com/fileadmin/user_upload/Produkte/bioflex/F1130/SDS_219F E.pdf Flowerdew, B. (2011). Kompost. Praha: Metafora. Informační systém statistiky a reportingu. (nedatováno). Získáno 4. leden 2013, z issar.cenia.cz: http://issar.cenia.cz/issar/page.php?id=1616 Kalina, M. (1999). Kompostování a péče o půdu. Praha: Grada. Kompostuj.

(nedatováno).

Získáno

13.

březen

2013,

z

kompostuj.cz:

http://www.kompostuj.cz/vime-jak/legislativa/biologicky-rozlozitelnekomunalni-odpady/ Matějů, V. (nedatováno). Evropské priority výzkukmu nakládání s organickými odpady v letech 2007 až 2013 Biom. (nedatováno). Získáno 5. leden 2013, z biom.cz: http://biom.cz/cz/odborne-clanky/evropske-priority-vyzkumu-nakladani-sorganickymi-odpady-v-letech-2007-az-2013?add_disc=1

53

Ministerstvo životního prostředí. (nedatováno). Získáno 3. leden 2013, z mzp.cz: http://www.mzp.cz/cz/studie_o_problematice_obalu Ministerstvo životního prostředí. (nedatováno). Získáno březen 2013, z mzp.cz: http://www.mzp.cz/cz/studie_o_problematice_obalu Odpadové fórum. (nedatováno). Získáno 5. leden 2013, z odpadoveforum.cz: http://www.odpadoveforum.cz/2009/1.pdf P&G Chemicals. (nedatováno). Získáno 12. únor 2013, z pgchemicals.com: http://www.pgchemicals.com/case-studies/plastic-made-from-nature-nodax Raab CSc., M. p. (nedatováno). Podivuhodná historie igelitu. Vesmír(Leden 2013), str. 59. Rudnik, E. (2008). Compostable Polymer Materials. Oxford: Elsevier. Třídění odpadu. (nedatováno). Získáno 12. únor 2013, z trideniodpadu.cz: http://www.trideniodpadu.cz/trideniodpadu.cz/Bioplasty.html Vaverková, M. D., Adamcová, D., & Kotovicová, J. (v tisku 2013). Evaluation of compostability of commercially available biodegradable plastics in real composting conditions. Ecological Chemistry and Engineering S / Chemia i Inżynieria Ekologiczna S. Zákon č. 477/2001 Sb. o obalech. (2001).

54

SEZNAM ZKRATEK BRO

biologicky rozložitelný odpad

HDPE

high density polyethylene, vysoko hustotní polyetylén

LDPE

low density polyethylene,

PLA

polylactic acid, kyselina polymléčná

PHA

polyhydroxylalkanonát

TPS

termoplastický škrob

PCL

poly-s-kaprolacton

PVA

polyvinylalkohol

PEA

polyester amid

POE

polyoxyetylen

ŽP

životní prostředí

BRKO

biologicky rozložitelný komunální odpad

ČR

Česká republika

POH ČR

plán odpadového hospodářství České republiky

EU

Evropská unie

nízko hustotní polyetylén

55

PŘÍLOHY