IZOLAČNÍ PRAXE Č. 12 - SNIŽOVÁNÍ HOŘLAVOSTI EPS IZOLACÍ Související právní předpisy a literatura: MASAŘÍK, J., Plasty a jejich požární nebezpečí, Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, Ostrava 2013 Chování EPS v případě požáru, česká verze publikace EUMEPS, Sdružení EPS ČR, 08/2004 EPS White Book – EUMEPS Background Information on Standardisation of EPS, www.eumeps.org Fire Death Rate Trends: An International Perspektive, FEMA, July 2011 (www.ufsa.fema.gov/statistics/) www.firesafeeurope.cz www.epscr.cz/obj/832/zasady_reseni_zateplovani_brozura_pdf www.polymer-additives.specialchem.com/selectors/additives RYDLO, P., Požární bezpečnost ETICS dle ČSN 73 0810, Matriály pro stavbu, 20, 2014, č.8, str.56 RYDLO, P., Požární bezpečnost zateplovacích systémů, časopis 112, 2015, č.1, str.12 RYDLO, P., Požární bezpečnost ETICS dle ČSN 73 0810 v názorných schématech, Střechy, fasády, izolace, 14.10.2014 VÖRÖS, F., MELOUN, J., Hodnocení zpracovatelských vlastností zpěňovatelného polystyrenu, Plasty a kaučuk, 30, 1993, č.6, s.167 VÖRÖS, F., Světová konference o izolacích – GIC 2013, Tepelná ochrana budov, 16, 2013, č.5, s.40 VÖRÖS, F., A look into the history and future of EPS insulation, Konference GIC 2013, 23.24.9.2013, Aachen VÖRÖS, F., Udržitelnost budov se nelze představit bez aplikace plastů a využití odpadů, Tepelná ochrana budov, 17, 2014, č.4, s.34 VÖRÖS, F., Sustainability of PS Foam, Konference Polymer Foam 2014, 4.-6.11.2014, Köln VÖRÖS, F., Plasty ve stavebnictví 9 - Polystyreny, Materiály pro stavbu, 20, 2014, č.9, s.25 VÖRÖS, F., Aktuální informace z oblasti EPS izolací, Tepelná ochrana budov, 16, 2013, č.4, s.41 VÖRÖS, F., Z historie výroby zpěňovatelných PS v Čechách, Plasty a kaučuk, 50, 2013, č.56, s.137
1.
ÚVOD
V roce 2014 překročí světová spotřeba plastů hranici 300 mil.tun. Do roku 2050 se prognózuje spotřeba 700 mil.tun. Evropa ve spotřebě v posledním období stagnuje a dostává se pod 20% podíl – obr.č.1.
Obr. č.1 – Světová spotřeba plastů v milionech tun. Zdroj Plastics Europe.
Více než jedna pětina veškeré spotřeby plastů v Evropě se spotřebovává ve stavebnictví – obr.č.2.
Obr. č.2 – Spotřeba plastů po segmentech a typech polymerů v EU-27 + No/CH v roce 2013.
Současné světové úsilí je věnováno snižování exhalací CO2 jako hlavní příčiny oteplování zeměkoule. V přípravě je Pařížský summit, který by měl rozhodnout o míře dalšího pokračování Kjótského protokolu. Cíleně by se mělo v EU dosáhnout do roku 2050 snížení exhalací CO2 o 85 – 90% proti úrovni roku 1990.
2.
ENERGIE A BUDOVY
Budovy mají na svědomí největší podíl (40%) na spotřebě energií a exhalací CO2. Do roku 2050 by se mělo docílit snížení exhalací CO2 budov o 88 – 91%. Řešení spočívá v kombinaci výstavby nových budov se spotřebou energií blízko nule – Nařízení 2010/31/EU (EPBD II) a v renovaci staršího bytového fondu. Nově realizované budovy po roce 2020 se budou v roce 2050 podílet 25% na bytovém fondu – obr.č.3.
Obr.č.3 – Evropský fond budov v roce 2050.
Zbývajících 75% je nutno renovovat na úroveň spotřeby blízko nule. V současné době se renovuje v EU ročně kolem 1% bytového fondu, tento podíl je nutno do roku 2050 ztrojnásobit. Nejdůležitější součástí renovací jsou izolace budov, zejména stěn, perimetrů a střech, ať již s využitím izolačních materiálů, tak inovacemi v řešení detailů, včetně výměny oken. Aplikace musí splňovat nároky na požární bezpečnost. V období 1979 – 2007 došlo ke snížení počtu úmrtí při požárech budov o 64% v západní Evropě a o 66% ve východní Evropě. V roce 2007 došlo v celé EU k průměrnému výskytu 10,7 požárů na milion obyvatel.
3.
IZOLAČNÍ MATERIÁLY
Prognózy spotřeby izolantů mají krátkodobý horizont – do roku 2020. Očekává se zvýšení spotřeby o více než 8% ročně. Tím jsou míněny: -
kamenná a skleněná vlna
-
plastové izolace
-
ostatní, včetně přírodních
Situaci v aplikacích v Evropě lze demonstrovat obrázkem č.4. Spotřeba plastových izolací by měla do roku 2018 růst průměrně o 7,7% ročně.
Obr.č.4 – Evropský trh s izolacemi v roce 2012.
4.
PĚNOVÉ PS IZOLACE
Z předchozího obrázku je patrné, že podíl EPS a XPS izolací z celkového trhu izolací tvoří v EU téměř jednu třetinu. Současná spotřeba EPS v Evropě se blíží 2 mil.tun, XPS desek kolem 0,4 mil.tun. Zatímco XPS se aplikují pouze ve stavebnictví, EPS výrobky vykazují ve
stavebních aplikacích v EU 78% podíl, v ČR dokonce 88%. Současná světová spotřeba EPS 6 mil.tun by se měla zvýšit do roku 2050 na hodnoty 13 – 15 mil.tun. V izolacích budov dominují v EU vnější izolace stěn systémem ETICS. Takto již bylo izolováno přes 2 miliardy m2 budov, přičemž ročně se zatepluje více než 150 mil. m2 s tím, že tloušťka izolantů se zvyšuje až k 300mm. Na těchto aplikacích se jako izolant používá z 82% EPS. K zlepšení udržitelnosti EPS izolací by měly v dalším období přispět: - postupný přechod technologie výroby EPS perlí, resp. granulí ze suspenzní na extruzní. - postupné snižovaní obsahu nadouvadla pentan v EPS perlích, resp. granulích ze současných 6-7% na 1-3%. - přechod z HBCD na ekologicky přijatelný retardér hoření. - zlepšení izolačních vlastností – nová nadouvadla, menší cely, nová aditiva, kombinace s využitím aerogelu. - zlepšení zdravotních hledisek – volný styren – snížení ze stávajících max. 1000ppm (dobrovolný závazek PE) na 200 ppm. - obsah benzenu – snížení ze současných 10ppm pod 5ppm - recyklace odpadů – budovy se podílejí v EU ze 40% hmotnostních na výskytu všech odpadů. Izolace tvoří 1% z demoličních opadů. EPS má nízkou objemovou hmotnost a jeho skládkování po skončení životnosti nebude možné.
5.
HOŘLAVOST PLASTŮ
Tuto část uvádím citací z knihy p. Masaříka: „Plasty a jejich požární nebezpečí“, vydané v Ostravě v roce 2003: „Z hlediska své chemické podstaty jsou plasty materiály hořlavé a často přispívají ke vzniku a šíření požáru. Je proto zapotřebí se systematicky zabývat požární bezpečností plastů při jejich používání a přijímat účinná preventivní opatření. Toto úsilí vyžaduje znalosti o chování plastů při vzniku a průběhu hoření a o souvislostech mezi těmito jevy a složením plastů. Prostředkem pro posuzování požárního nebezpečí plastu jsou požárně technické charakteristiky, které chování plastů při vzniku a průběhu hoření vystihují. Požárně technické charakteristiky stanovujeme pomocí standardních zkušebních metod, jejichž zavádění a využívání je předpokladem komplexního posuzování plastů a jejich vhodného výběru pro konkrétní podmínky použití v praxi z hlediska požární bezpečnosti. Významnou roli při zvyšování požární bezpečnosti plastů mají prostředky pro zlepšení jejich požárně technických charakteristik (retardéry) a spolehlivé údaje o mechanismu působení retardéru a vhodných způsobech jejich použití pro jednotlivé druhy plastů“.
6.
RETARDÉRY HOŘENÍ
Jedním z preventivních opatření proti hořlavosti plastů je aplikace retardérů hoření. Retardéry a způsoby jejich použití můžeme rozdělit do tří skupin: - látky, které se přidávají spolu s jinými přísadami do polymerů za účelem úpravy jejich vlastností (aditivní retardéry) - látky, které jsou součástí reakční směsi při syntéze polymeru (polymeraci), vstupují do makromolekulárního řetězce polymeru a zůstávají v něm trvale chemicky vázány (reaktivní retardéry), - směsi látek nebo kombinace materiálů upravené do formy schopné vytvořit ochrannou vrstvu na povrchu výrobků z plastů (povrchové retardéry). Světová spotřeba retardérů hoření má růst do roku 2020 ročně o více než 8% na více než 8 mil.tun a hodnotu 10,5 miliard USD. Na trhu je téměř 1300 retardérů hoření od stovky výrobců.
7.
SAMOZHÁŠIVOST EPS
K dosažení nehořlavosti plastů je nutné dávkovat více než 10% retardérů hoření plus další synergické látky. Pro EPS aplikace ve stavebnictví jsou tyto koncentrace retardéru nemožné
a je proto požadována klasifikace izolačních stavebních výrobků dle ČSN EN 13 501-2, třída reakce na oheň E. Výrobci suroviny - zpěňovatelného PS – používají k retardaci bromovaná zhášedla v koncentraci do 0,7% a produkt nazývají jako samozhášivý, tj. po odstranění plamene dojde k ukončení hoření. Takovýto materiál je resistentní proti malým zdrojům hoření (do 25 KW/m2). Při zdroji hoření nad 50 KW/m2 není rozdíl v chování EPS s retardérem a bez retardéru. EPS bez retardéru hoření má dle výše uvedené normy třídu reakce nad oheň F. Tyto produkty mají omezené aplikace při izolacích budov, dané článkem 3.1.3 ČSN EN 73 0810. Retardační účinek je založen především na reakci bromovodíku s aktivními radilály –OH a – H vznikajícími hořením v plynné fázi. Účinnost retardéru se zvyšuje přídavkem synergických látek dle know-how výrobců EPS. To je důvod proč v některých deskách se nalézá pouze 0,4% HBCD.
8.
RETARDÉRY HOŘENÍ PRO EPS
Po vynálezu EPS v roce 1950 se EPS vyráběl bez přídavku retardérů hoření, neboť aplikace v obalech samozhášivost nevyžadovaly. Až koncem 50-tých let minulého století došlo k prvním zateplováním budov v Německu a byla zahájena výroba EPS s retardérem hoření. Typ EPS musel splňovat hořlavost dle DIN 4102-1, B1. Ve výzkumu v n.p. Kaučuk došlo počátkem šedesátých let minulého století k úspěšnému vývoji a provoznímu odzkoušení samozhášivého EPS s použitím TBX – tetrabromxylen z Povážských chemických závodů. O EPS nebyl zájem, takže k trvalé výrobě nedošlo. Koncem osmdesátých let minulého století byla na VŠCHT týmem prof. Hanyky vyvinuta dimerizace butadienu a následná jeho bromace na terabromcyklooktan. Provozní zkouška výroby EPS s tímto retardérem hoření byla úspěšná, avšak bez trvalého zájmu aplikací ve stavebnictví. Koncem minulého století se v ČR rozšířily aplikace EPS v izolacích budov, byly aplikovány systémy vnějšího kontaktního systému ETICS z Německa, resp. Rakouska které vyžadovaly EPS třídy E, resp. dle DIN 4102-1, B1. Kaučuk zahájil trvalou výrobu Koplenu F s nejpoužívanějším retardérem hoření hexabromcyklododekanem – HBCD. Zkouška samozhášivosti byla prováděna dle ČSN 645464. V roce 1988 potvrdil třídu B1 zkušebna v Mnichově. Od roku 1993 byl Koplen F certifikován a kontrolován dle DIN 4102, B1. Výzkumným a zkušebním ústavem materiálů pro stavebnictví v Lipsku. EU se rozhodla v zájmu ochrany spotřebitelů chránit trh s chemickými látkami a v roce 2006 přijala Nařízení č.1907/2006 ze dne 18.12.2006 o registraci, hodnocení, povolování a omezování chemických látek a o zřízení Evropské agentury pro chemické látky (ECHA). Výše uvedené Nařízení se často nazývá jako REACH – počáteční písmena z Registration, Evolution, Autorisation a Chemicals.
9.
REACH A HBCD
Nařízení se bezprostředně netýká polymerů (monomerů ano), ani odpadů (avšak chemikálií v nich ano). V ČR bylo Nařízení transponováno do Zákona o chemických přípravcích č.440/2008 Sb. dne 23.12.2008. Zodpovědným orgánem za plnění a kontrolu bylo určeno Ministerstvo životního prostředí. Je nutné připomenout, že zákazy používání některých chemikálií se uplatňují i celosvětově. Tak v roce 1997 byly Montrealským protokolem zakázány látky porušující ozonovou vrstvu. Tím došlo k úplnému přechodu z aplikací nadouvadel na bázi freonů v EPS na typy na bázi pentanu (v Československu se pro EPS freony nikdy neužívaly). Posuzování a event. zákazy řeší celosvětově Stockholmská konvence pro persistentní organické polutanty (POP). Evropská chemická agentura vyhlásila 14.1.2009 veřejnou konzultaci k seznamu 7 prioritních látek pro kandidátskou listinu látek SVHC (látky vyvolávající velmi vysoké obavy) dle přílohy XIV REACH. Mezi tyto látky byl zařazen i retardér hoření HBCD. Jedná se o jeden ze 70 druhů bromovaných zhášedel. Jeho chemická struktura je patrná z obr.č.5
Obr.č.5 – Chemický vzorec HBCD.
Jedná se o bílý krystalický prášek s počáteční teplotou rozkladu 210oC, kterému jsou přisuzovány PBT (persistence, bioakumulace a toxicita) vlastnosti. Není klasifikován jako lidský karcinogen, mutagen nebo látka toxické pro reprodukci. Dne 17.2.211 schválila ECHA zařazení HBCD do přílohy XIV s tím, že do 21.8.2015 musí být ukončena autorizace. V Evropě je vyráběno 6000 tun HBCD v jediném závodě, a to v Holandsku. V rámci kontrolního a monitorovacího programu SECURE (Self – Enforced Control of Use to Redukce Emissions) se podařilo v roce 2006 snížit exhalace HBCD na 3kg/rok, tj. o 50% proti roku 2002. Tyto činnosti jsou podchyceny – viz tabulka I. Tabulka č.I – Spotřeba HBCD v Evropě v roce 2007 aplikace
spotřeba t/rok
počet závodů v EU
EPS XPS HIPS Textil Celkem
5 300 5 860 210 210 11 580
21 28 3 16 68
počet závodů ve střední Evropě 15 12 0 0 27
Z tabulky je patrné, že cca polovina HBCD je importována do EU. Aplikace HBCD v EPS je prováděna 50 let – dávkování do 0,7% hm. Dávkování do XPS je vyšší. V makromolekulách PS je HBCD fyzikálně vázán, přičemž vyšší účinnost v EPS svědčí, že vazba je pevnější než v XPS a tedy musí být odolnější proti eventuálnímu vymývání z EPS desek. V roce 2012 se v Evropě zpracovalo 14.tis.tun HBCD, v Číně 15.tis.tun. Uživatelé HBCD přijali před 10 lety dobrovolný program ke kontrole a snižování emisí HBCD. Jde o VECAP – Voluntary Emission Control Action Program, který spolu s programem SECURE napomáhá ke snižování emisí HBCD do ovzduší, odpadních a povrchových vod, při manipulaci s hotovými výrobky během jejich aplikací a po skončení životnosti. Výsledky ukazují na postupné snižování emisí HBCD v Evropě. Ve vlastním procesu výroby EPS desek se jedná především o vymývání HBCD během předpěňování a vypěňování a dále o procesy formátování desek, včetně frézování. Po skončení životnosti desek (na stavbách až po 50 letech) je nutno zajistit, v případě energetického využití, taková technická řešení, aby nevznikal nebezpečný furan a dioxiny. Všechny moderní spalovny splnění této podmínky zajišťují. Dle REACH jsou desky EPS zařazeny mezi předměty a pokud obsahují HBCD je povinností výrobců poskytnout odběrateli dostatek informací umožňujících bezpečné použití předmětu, včetně alespoň názvu látky. Naši členové tuto informaci, včetně Technického informačního listu poskytují. K dokončení autorizace v ECHA byla zpracována socioekonomická analýza dopadů event. zákazu používání HBCD. Z ní uvádím, že v Evropě vyrábí EPS surovinu s HBCD 22 závodů. Zpracováním EPS na desky, resp. tvarovky se zabývá 900 firem, přičemž dvě třetiny používají EPS s HBCD. Zaměstnávají 29 tis. pracovníků a následně ve stavebnictví
je zapojeno 65 tis. pracovníků. Pokud by byla techniky možná náhrada EPS izolantů ve stavebnictví jinými izolanty, pak by náklady činily 80 miliard Euro. Jako reálnější se jeví náhrada HBCD novým nízkomolekulárním bromovaným retardérem hoření Polymeric FR – obr.č.6. V principu se jedná o trojblokový kopolymer polystyrenu a polybutadienu, přičemž je selektivně bromován blok polybutadienu .
Obr.č.6 – Chemický vzorec nového retardéru hoření pro EPS.
10.
NÁHRADA HBCD V EPS A XPS
Americká firma Dow, která vyrábí XPS desky, spolu s výrobcem bromovaných retardérů hoření firmou Chemtura Corporation oznamují 29.3.2011, že společně vyvinuli vysoce molekulární bromovaný retardér hoření Polymeric FR, který může nahradit HBCD v XPS a EPS. Produkt je stabilní a nemá POP ani PBT vlastnosti (persistentní, bioakumulativní a toxický) a ani jako polymerní produkt nepodléhá REACH. BASF následovala Dow a dne 5.4.2011 oznámila, že taktéž podepsala licenční smlouvu s Chemturou na aplikaci Polymmeric FR ve svých produktech Styropor, Neopor a Sturodur C. Dne 3.2.2012 byla podána informace, že Americká firma Dow podepsala druhou licenční smlouvu na výrobu retardéru hoření Polymeric FR s další společností, a to ICL – IP. Tato firma je globálním leaderem v oblasti retardérů hoření a plánuje výstavbu velkého závodu s najetím v roce 2014. Následně byla podepsána i třetí smlouva. Produkt je dodáván ve formě bílého prášku s čistotou 99,8%, obsahem bromu 61 – 64%, molekulovou hmotností 60 – 160 000 g/mol. Zbytkový obsah styrenu je méně než 10 ppm, zbytkový brom méně než 200 ppm. Teplota rozkladu je vyšší o 20 – 30oC než u dosud používaného HBCD. Mechanické a izolační vlastnosti EPS a XPS se aplikací nového retardéru hoření nemění. Totéž platí o zkoušce hořlavosti DIN 4102, B2 – obr.č.7. Výrobci EPS a XPS tak mohou postupně přecházet na nový způsob retardace s tím, že po najetí nových kapacit pro výrobu retardéru se dá očekávat plný odchod od HBCD.
Obr.č.7 – Srovnání vlivu HBCD a Esmerald Inovation 3000 na výšku plamenu při testu EPS desky dle DIN 4102, B2.
Německá asociace výrobců EPS - IVH ve spolupráci s německými stavebními autoritami posoudila v roce 2012 náhradu HBCD s novým retardérem Polymer – FR pro bílé i šedé typy EPS, vyrobené u BASF. Náklady na testování činily 450 tis. Euro. Hodnocení komplexních fyzikálně – mechanických vlastností, včetně hořlavosti potvrzují, že nedochází ke změnám proti stávajícím aplikacím s HBCD. Postup zkoušek a výsledky s novým retardérem hoření prováděla autorizovaná zkušebna (FIW) a odsouhlasila DIBt – Německý institut pro stavební techniku. Experti dospěli k jednoznačnému závěru, že nedošlo k odchylce vlastností a výrobci suroviny a zejména zpracovatelé nemusejí provádět zkoušky jako pro nové výrobky (ITT). V Německu to představuje „úsporu“ cca 2000 nových zkoušek, v rámci EU cca 6000 s náklady cca 12 milionů Euro. Následně vyhlásila v roce 2014 firma BASF a IVH úplný přechod na nový typ retardéru hoření. Následují i zpracovatelé ve Švýcarsku a Rakousku. Většina výrobců EPS suroviny je schopna náhradu realizovat, avšak stále není zajištěno dostatek nového retardéru. Konsorcium výrobců EPS (vyjma BASF) proto požádalo ECHA o prodloužení možnosti používání HBCD v souladu s rozhodnutím Stockholmské konvence, tj. do roku 2019.
11.
HBCD A STOCKHOLMSKÁ ÚMLUVA O POP LÁTKÁCH
Na květnovém zasedání komise členských států Stockholmské úmluvy v roce 2013 došlo ke shodě o zařazení HBCD do přílohy 1, tj. k celosvětovému seznamu dosud zakázaných 22 látek pro jejich persistentní vlastnosti (POP). Tento zákaz platí od listopadu 2014 s tím, že závěry z toho zasedání musí do roka ratifikovat 179 států světa. Bylo schváleno pětileté přechodné období pro možné používání HBCD pro retardaci EPS a XPS pouze pro aplikace v budovách, tj. do roku 2019. Evropská komise požádala za členské státy EU o odklad ratifikace do srpna 2015, kdy chce rozhodnout o autorizaci HBCD. Obecně platí, že autorizace neznamená zákaz používání, ale přesně určené podmínky pro aplikaci za současného dodržení předepsaných povinností k minimalizaci rizik. Výroba a používání autorizovaných látek je časově omezené a podmíněné opatřeními na minimalizaci rizik. V lednu 2014 zveřejnila Evropská chemická agentura návrh stanoviska ohledně oprávnění pro pokračování používání HBCD pro následné rozhodnutí Evropské komise. Oproti výše uvedené možnosti používat HBCD ve stavebnictví do roku 2019 navrhuje zkrátit tuto možnost do 21.8.2017 s těmito podmínkami: - zrealizovat program, který by kvantifikoval faktory úniků a emisí HBCD do jednotlivých součástí životního prostředí (výrobci EPS perliček již několik let realizují jako program VECAP), - výsledky uvádět v roční zprávě s podrobnostmi ohledně metologie a analytických metod. Tyto zprávy poskytovat určeným národním úřadům, - poskytovat svým odběratelům návody k eliminaci emisí, např.při řezání desek, demolicích a spalování.
12. ZPLODINY HOŘENÍ Když je EPS vystaven teplotě nad 100 °C, začíná měknout, sublimovat a nakonec se taví. Při vyšších teplotách se vytváří plynné hořlavé produkty rozkladem taveniny. Teplota zapálení EPS je 360oC, u typů s retardéry hoření je to 370oC. Teplota samovznícení roztaveného EPS bez retardéru hoření je 450oC. Kouř a kouřové emise jsou významným faktorem pro event. likvidaci požárů. Již v 80-tých letech minulého století bylo vědecky zdokumentováno, že, i když při hoření EPS vzniká tmavý kouř - saze, toxicita uvolněných kouřových plynů je podstatně menší než je toxicita jiných běžně používaných materiálů. Toxicita plynů byla měřena pro dřevo, vlnu, hedvábí, bavlnu, retardérem hoření upravenou bavlnu a dva typy EPS. V případě EPS se jevila toxicita kouře jako značně menší než byla toxicita jiných materiálů. Nejnovější výsledky obdobného testování byly publikovány www.plasticseurope.org 12.1.2015 tabulka II. Testy byly provedeny v laboratořích ve Švédsku dle EN 45545-2: 2013 v testovací komoře dle EN ISO 5659-2 při teplotním zatížení 25 a 50 KW/m2.
Tabulka II.- Testované materiály a jejich objemová hmotnost. Zdroj: Plastics Europe. Materiály EPS bez retardéru hoření EPS s HBCD EPS s Polymeric FR EPS šedý s HBCD, 2 produkty EPS šedý s Polymeric FR, 3 produkty XPS s HBCD XPS s Polymeric FR Izolace z celulózy, třída E (EN 13 501-1) Izolace z kamenné vlny, třída B Izolace z kamenné vlny, třída A pro ploché střechy Izolace z kamenné vlny, třída A pro ETICS Izolace z ovčí vlny, třída E Dřevěný panel z borovice Korek LD vláknitá deska
3
Objemová hmotnost (kg/ m ) 18,9 – 21,9 17,7 – 19,2 18,4 – 19,6 20,4 – 20,9 a 18,7 – 19,7 18,3 – 19,2; 20,5 – 21,3 a 20,7 – 21,9 33,3 – 24,7 33,9 – 35,1 64,8 – 87,7 224 – 187 157 105 26 379 – 449 141 – 160 12,1 – 13,5
Pro zahájení testu a jeho trvání 240 a 480 vteřin byly analyzovány tyto produkty: CO2, CO, HCN, NOX, SO2, HCL, HF, HBr. Z naměřených hodnot byl spočítán CIT - konvenční index toxicity. Výsledky jsou uvedeny na obr.č.8 pro dobu hoření 480 vteřin. Při době hoření 240 vteřin byl CIT až na jedni výjimku u EPS nula.
Obr.č.8 – Grafické znázornění konvenčního indexu toxicity (CIT) pro hoření látek v trvání 480 vteřin. Zdroj: Plastics Europe.
V závěrečném protokolu bylo konstatováno: - konvenční index toxicity (CIT) pro EPS a XPS se pohybuje mezi 0 až 0,04, desky jsou totiž tvořeny pouze z 2 – 3% PS, zbytek je vzduch, - výsledky nejsou ovlivněny typem retardéru hoření, ani přídavkem grafitu v šedých typech EPS, - CIT u přírodních izolací je významně vyšší – 0,05 až 0,23, - CIT u izolací z kamenné vlny se pohybují mezi 0,01 až 0,13. Horší výsledky oproti EPS a XPS jsou zřejmě způsobeny úpravou vlastností kamenné vlny organickými látkami (dle prospektů v množství 2 – 4%).
13.
SYSTÉMY ZABUDOVÁNÍ EPS V BUDOVÁCH
Zabudování EPS do staveb je záležitostí národních předpisů. Základní požární norma ČSN EN 73 0810 platí od dubna 2009, změna Z1 od května 2012.
Významnou roli sehrává i spolupráce Sdružení EPS ČR s Cechem pro zateplování budov a testování systémů v certifikačních ústavech za účasti expertů z Hasičského záchranného systému. Důležitá je i aktivní účast na pravidelných konferencích Červený kohout. Taktéž v sousedním Německu se potýkali s ataky proti zateplování, zejména z hlediska neprofesionální medializace hořlavosti EPS. Jednalo se o kriminální případy při založení požárů domů, včetně hrubých porušení předpisů při realizaci zateplování. Spolkové ministerstvo pro životní prostředí a stavebnictví uložilo provedení rozsáhlých testů aplikací EPS na stavbách a 27.11.2014 přijalo tyto závěry: - na staveništích, včetně montáží zateplení je nutno zpřísnit dodržování bezpečnostních předpisů, včetně určení únikových cest realizátorů a nájemníků, - budovy se zabudovaným EPS používají ochranu stávajícího stavu. Dodatečné požadavky se dají vznést jenom, když existuje značné nebezpečí ohrožení života a zdraví. Zásahy do již realizovaných systémů není odůvodněný, - navrženo nové řešení spočívající v zabudování požární přepážky z minerální vlny bezprostředně na soklem (0,5m) a ve výšce 3,0m. Obecně platí, že dokonale provedený systém ETICS je z hlediska požáru bezpečný. Připomínám událost z roku 2013 s výbuchem plynu a následném požáru v bytovém domě ve Frenštátě pod Radhoštěm. Typový bytový dům, který byl kolaudován v roce 1973 a v roce 2009 byl dodatečně zateplen kontaktním certifikovaným systémem Baumit, byl v noci 17.2.2013 úmyslně zapálen, přičemž došlo k úmrtí 6 osob a ke zranění dalších 12 lidí. Z obr. č.9 je jasně patrné, že dokonalé provedení zateplení pomocí EPS nezpůsobilo rozšíření požáru a zabránilo tím zvýšení počtu obětí.
Obr.č.9 – Dům ve Frenštátě pod Radhoště po výbuchu a následném požáru. Zdroj L.Valeš.
Statistické ročenky Hasičského záchranného sboru z období 2010 – 2013 uvádějí pokles požárů o 8,2%, přičemž žádný nebyl způsoben v důsledku aplikací EPS.
14.
ODPADY EPS
Zdánlivě jednoduchý problém ve skutečnosti v sobě nese řadu úskalí. Podle článku 2, odst.2 REACH jsou z působnosti této směrnice vyňaty odpady. Problémy však nastávají v okamžiku, kdy se z odpadů získávají použitelné látky a mají se prodávat jako výrobky. A ještě větší problém je pokud základní polymer, který sám o sobě nepodléhá REACH, obsahuje látku z přílohy XIV, např. HBCD. K současné evropské spotřebě EPS necelých 2 mil.tun je nutno pro účely řízení odpadů připočítat 400 tis.tun XPS desek a cca 100 tis.tun pěnových PS folií, používaných jako podnosy pro potraviny. Zohlednit je však nutno životnost aplikací, která překračuje 50 let. Hlavním aplikačním segmentem pro EPS jsou izolace ve stavebnictví. Zbývající část EPS se uplatňuje v obalech pro citlivé elektronické zboží, ale i potraviny, zejména jako přepravky pro čerstvé ryby. Obalový aplikační segment nevyžaduje dlouhodobou životnost ani retardaci proti hoření. Pro využití těchto odpadů bude nadále platit schéma dle obr.č.10.
Obr.č.10 – Možnosti využití EPS odpadů – zdroj Sdružení EPS ČR
Je známo, že ve stavebnictví vzniká největší množství odpadů. Spotřeba EPS izolací roste – v ČR se pohybuje přes 50 tis.tun/rok. Požaduje se dlouhodobá životnost min.50 let. Problematika využití EPS izolací po skončení jejich životnosti se tak „posouvá“ do dalších období, a v budoucnu se budeme nuceni zabývat průmyslovým způsobem třídění a využití těchto odpadů. EPS odpady nejsou klasifikovány jako nebezpečné. Lze očekávat, že skládkování odpadních EPS izolací s HBCD bude zakázáno ještě před rokem 2024, kdy začne platit zákaz skládkování všech plastů v rámci EU, a jedinou povolenou možností bude energetické využití. Spalné teplo EPS je 40MJ/kg. Před spalováním se EPS komprimuje na objemovou hmotnost 700 – 800kg/m3 a následně se drtí. Publikované výsledky ze spalování v zařízení pro spalování komunálního odpadu ve Würzburgu potvrzují výzkumná měření, že při spalovacích teplotách 840 – 900 oC dojde k totálnímu rozkladu HBCD z více než 99,9999%. Nevznikají nebezpečné zplodiny jako jsou furany nebo dioxiny.
15.
BUDOUCNOST KOMODITY EPS
Spotřeba EPS, zejména díky aplikacím ve stavebnictví, bude i nadále růst až k 13 – 15 mil.tun v roce 2050. Pro většinu aplikací ve stavebnictví a též při realizaci zateplování budou vyžadovány samozhášivé typy EPS. Nejpozději od roku 2020 se celosvětově nebude ve stavebnictví aplikovat retardér HBCD, v Evropě od srpna 2017. Nový polymerní bromovaný retardér nemá PBT a POP vlastnosti. Přesto lze očekávat, že proti němu, s ohledem na obsah bromu, budou bojovat někteří ekologové. Přitom vědci z Vanderbilt Univerzity zveřejnily 5.6.2014 v časopisu Cell informaci, že brom, který je jedním z 92 ve vesmíru se přirozeně vyskytujících chemických prvků, je 28. prvkem, který je zásadní pro vývoj tkání živočichů, od primitivních tvorů v moři až po lidi – viz obr.11.
Obr.č.11 – Chemické prvky, které se považují za zásadní pro lidský život.
„Bez bromu by neexistovali žádní živočichové. To je ten objev,” řekli Billy Hudson, Ph.D., nejstarší z autorů tohoto článku a Elliott V. Newman, profesor lékařství.
Existují sice bezhalogenové typy retardéru hoření, tvoří však pouze jednu čtvrtinu ze spotřeby všech retardérů. Očekávaný přechod ze suspenzní technologie výroby EPS na extruzní umožní snadnější přimíchání retardérů, které by „ rušily“ proces polymerace. V dalších letech se dají očekávat nová řešení i v oblasti retardace EPS.
16.
ZÁVĚR
Světové úsilí o postupné snižování exhalací CO2 bude motorem pro výstavbu nových budov se spotřebou energií blízko nule a revitalizace, včetně zateplování stávajících budov. V tomto procesu budou hrát významnou roli EPS izolace. Ke snížení jejich hořlavosti, zejména v procesu realizace na stavbách, budou vyžadovány typy EPS s novými retardéry hoření. Je nutné se připravit na využití odpadních EPS izolací po skončení jejich aplikační životnosti. Jako nezbytnost se jeví efektivní způsob třídění EPS odpadů a energetické využití, neboť skládkování nebude v budoucnu možné.
Zpracovatel: Ing. František Vörös – konzultant Sdružení EPS ČR Leden 2015
