IZOLAČNÍ PRAXE Č. 13 - VYUŽITÍ EPS ODPADŮ S DŮRAZEM NA SYSTÉM ETICS Související literatura: - Šilarová, Š., Recyklace systémů ETICS, Izolační praxe č.8, Sdružení EPS ČR, 12/2007 - Vörös, F., Zateplování budov stále na vzestupu, TOB, 2012, č.1, str.11 - Vörös, F., Izolace budov v konferenčním zrcadle, část VII: Klima, TOB, 2015, č.1, str… - Vörös, F., Udržitelnost budov si nelze představit bez aplikací plastů a využití odpadů, TOB, 2014, č.4, str.34 - Vörös, F., Odpadní pěnový polystyren, www.tzb-info.cz , 8.12.2015 - VECAP reports show significant reduction of brominated flame retardants emissions in Europe, www.adsalecprj.com/publicity/MarketNews/lang-eng/article, 11.5.2015 - Vörös, F., Snižování hořlavosti EPS izolací, Izolační praxe č.12, Sdružení EPS ČR, 2015 - Lukas, CH. a kol.: New class of brominated polymeric flame retardants for use in PS foams, konf. Interflam 2013, 24.-26.6.2013, Egham, VB - BASF: Submission of information on alternatives- žádost na ECHA k používání retardéru hoření Polymeric FR pro EPS a XPS, 4.7.2014 - Vörös, F., Retardéry hoření brání recyklaci pěnového PS, Odpady, 2015, č. 7-8, str.19 - Nie, Z. a kol.: Environmental risk sof HBCD from construction and demolition waste: a contemporary and future issue, Environ Sci Pollut Res, 2015, October 2015 - Smoluch, M. a kol., Determination of HBCD by flowing atmosperic pressure afterglow mass spectromety, Talanta 2014, č.128, str. 58 (www.elsevier.com/locate/talante) - Schlummer, M., Rapid identification of PS foam Wales containing HBCD or its alternative PolyFR by X-ray fluorescence spectoroseopy (XRF), 5.5.2015, www.ivh.fraunhofer.de/contet/dam/ivh/de/documents - Mark, F.E. a kol.: Destruction of the flame retardant HBCD in full – scale municipal solid waste incinerator, Waste Managment & Research, 2015, č.33, str.165, www.segapub.com, 5.2.2015 - Albrecht, W., Schwitalla, Ch., Rückbau, Recycling und Verwertung von WDVS, Frauenhofer – Institut für Bauphysik IBF, www.heizkosten-einsparen.ce, 2014 - Vörös, F., Pomohou nám červi při řešení EPS odpadů , Odpady, 2016 (předáno k publikaci)
1. ÚVOD Jedním z velkých světových problémů je dekarbonizace ekonomiky a snižování exhalací CO2. Globální úsilí o nepřekročení průměrné teploty o více než 20C proti hodnotě před průmyslovou revolucí se promítlo v EU do známého balíčku EU 20-20-20 schváleného 6.4.2009. I když je Kjótský protokol z roku 1997, jehož platnost vyprší v roce 2020, pro signatáře závazný, pokrývá jen 15 % celosvětových emisí skleníkových plynů, protože USA nikdy neratifikovaly dohodu a dohoda nezahrnovala Čínu a Indii, v současnosti největšího a třetího největšího znečišťovatele ovzduší– obr.č.1.
Obr.č.1 – Podíl emisí skleníkových plynů v roce 1990 a 2014 ve vybraných státech a regionech. Zdroj: EUMEPS.
EU má světově nejvíce ambiciózní a právně závazné cíle týkající se změny klimatu. Při růstu ekonomiky v období 1990 – 2014 o 46% došlo k poklesu emisí skleníkových plynů o 23%. Do roku 2030 se EU zavázala snížit emise skleníkových plynů nejméně o 40%, zvýšit podíl obnovitelných zdrojů energie minimálně o 27% a zlepšit energetickou účinnost o 27%. Do roku 2050 má EU ambice snížit emise skleníkových plynů o 60% proti roku 2010 a výrazně dekarbonizovat ekonomiku do konce roku 2100. Budovy mají na „svědomí“ 40% přímých a nepřímých emisí – obr.č.2. Vysoké nároky budov na energie vedly EK a EP v květnu 2010 k přijetí Novely evropské směrnice o energetické náročnosti budov (EPBD II). Tuto směrnici byla implementovaná do národní legislativy. Cílovým rokem pro nové veřejné budovy s energetickou spotřebou blízko nule je 1.1.2019 a ostatní budovy od 1.1.2021.
Obr.č.2 – Podíl budov, dopravních prostředků a průmyslu na spotřebě energií v EU.
Nové budovy však tvoří pouze 1% z bytového fondu EU. Úsilí je proto nutno zaměřit i na rekonstrukce a zateplení stávajících budov. Významným stimulem v ČR jsou programy Zelená úsporám a Nová zelená úsporám. Základem pro splnění cílů v EU by měla být evropská energetická unie, představená počátkem roku 2015. Zprávu o stavu plnění a výhledu na rok 2016 prezentoval v ČR v listopadu 2015 eurokomisař Šefcovic. Zdůraznil nutnost přechodu k nízkoenergetické ekonomice, sociální spravedlnost a důraz na roli spotřebitelů, energetickou bezpečnost a zejména zvyšování energetické účinnosti. Počítá se s novými cíli pro snižování emisí v budovách, konkrétně se budou novelizovat směrnice o energetické náročnosti budov (EPBD) a o energetické účinnosti (EED). Zatímco v oblasti snižování emisí CO2 a podílu obnovitelných zdrojů v energetice ČR cíle do roku 2020 splní a přesáhne, v úsporách energií hrozí nesplnění závazku. Závazek z roku 2013 představuje úspory 47,84 PJ, z toho 29% připadá na budovy. Za rok 2014 bylo dosaženo celkem 7 PJ a v současné době se v plnění jeví cca 2letý skluz, nejasnosti panují o povinnosti renovovat každoročně 3% veřejných budov. V EU je 75% budov energeticky neefektivních. Dobrovolné závazky ke snižování emisí skleníkových plynů pro období po skončení Kjótského protokolu připravilo pro prosincový pařížský summit 173 států. Týkají se 86% světových emisí. Vlastního jednání v Paříži se zúčastnilo 150 hlav států a vlád a dalších 50 tis. expertů. Jednání podpořila řada institucí. Lze akceptovat řadu připomínek k dohodě z Paříže, jako nezávaznost vymahatelnosti, financování apod., nyní je však na řadě urychlená ratifikace a plnění závazků na národní úrovni. Před vstupem v platnost je nutno, aby byla dohoda schválena nejméně v 55 zemích, které se podílejí nejméně 55% na světových emisích skleníkových plynů.
2. PLASTY VE STAVEBNICTVÍ Udržitelný rozvoj průmyslových odvětví a stavebnictví se stává prioritním zájmem firem. V některých publikacích je považováno řešení udržitelnosti za další průmyslovou revoluci. Největší výzvou a aktuálním trendem je pak její aplikace už při samotném vývoji a výrobě stavebních materiálů. Nejde přitom jen o energetickou efektivitu výsledného materiálu, ale o co nejmenší ekologickou stopu při jeho výrobě, zpracování, aplikaci a v celém jeho životním cyklu. Míněno tím i využití odpadů. Stavebnictví spotřebovává jednu pětinu veškeré produkce plastů - v Evropě to představuje 11 mil.tun. Je sektorem s druhou nejvyšší spotřebou plastů po obalech. S ohledem na dlouholetou životnost plastů ve stavebních aplikacích (až 100 let) je současný výskyt odpadních plastů nižší než je jejich podíl na aplikacích – činí pouze 6% - 1,4 mil.tun, viz obr.č.3. Total post-consumer plastic waste by application EU28 + 2 2014 Others (Furniture etc.) 3,597 14% Agriculture 1,357 5% House wares, Leisure, Sports etc. 924 3% WEEE 1,291 5% Automotive 1,256 5%
Packaging 15,949 62%
Building/ Construction 1,458 6%
Packaging Automotive House wares, Leisure, Sports etc. Others (Furniture etc.)
Building/ Construction WEEE Agriculture
Obr.č.3 – Výskyt post-uživatelských odpadních plastů v 29 zemích Evropy podle aplikací – vyjádřeno v tisíci tunách a procentech v roce 2014. Zdroj Plastics Europe.
3. EPS – SUROVINA A PĚNOVÝ VÝROBEK Pěnový PS patří na třetí místo mezi používanými plasty v evropském stavebnictví (za PVC a PE) – obr.č.4.
Obr.č.4 – Spotřeba plastů v EU + NO/CH v roce 2014 v množství 47,8 mil.tun v členění dle aplikací a typů. Zdroj Plastics Europe
Světová spotřeba izolačních materiálů se má dle agentury Research and Market zvyšovat v období 2013 – 2018 o 8,2% ročně. Průzkum se týkal: kamenné a skleněné vlny, plastových izolací a ostatních izolantů, jako je ovčí vlna, celuloza, korek a sláma. V Evropě se má dle IAL Consultants zvýšit spotřeba termálních izolací ze 193 mil m 3 v roce 2012 na 213 mil.tun m3 v roce 2017 v členění dle obr.č.5.
Obr.č.5 – Podíl tepelných izolantů v Evropě v roce 2012.
Do skupiny pěnových polystyrenů se řadí tzv. XPS desky, jejichž historie výroby spadá do roku 1941, kdy u americké firmy Dow byl vyroben vytlačováním první lehčený PS. Jejich původní uplatnění bylo jako součást záchranných vest amerických námořníků. Od 50-tých let minulého století se uplatňují jako izolace ve stavebnictví. V roce 1949 byl u německé firmy BASF vynalezen způsob výroby zpěňovatelných (expandovatelných) polystyrénových kuliček (EPS) suspenzní polymerací, které nalezly uplatnění v obalovém průmyslu a ve stavebnictví jako izolační materiál. Do kategorie pěnových polystyrenových výrobků patří od 70-tých let minulého století i vyfukované pěnové polystyrenové folie o tloušťce 1 – 5mm, které po vytlačování a vytvarování slouží jako podnosy pod ovoce, zeleninu, vejce, ale i jako krabičky pro teplé potraviny v restauracích rychlého občerstvení. Uplatnění pěnových PS má výraznou dynamiku, když v roce 1960 se ve světě aplikovalo 35 tis.tun EPS, v současnosti se jedná o více než 6 mil.tun, do roku 2020 budou instalovány kapacity 11 mil.tun. Do roku 2050 se očekává světová spotřeba EPS ve výši 13 – 15 mil.tun. 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. Při nízké objemové hmotnosti se jedná o pěknou horu odpadů. Hlavním aplikačním segmentem pro EPS jsou izolace ve stavebnictví, kde se uplatňuje dlouhodobá izolační schopnost – více než 50 let – obr.č.6. Na těchto aplikacích se podílí spotřeba EPS 50% v Asii, ale ze 78% v Evropě a v ČR dokonce z 88%. 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 EPS ani retardaci proti hoření.
Obr.č.6 – Piktogram možností aplikací EPS v budovách.
I když se EPS izolace v budovách uplatňují v různých aplikacích, většinu spotřeby tvoří aplikace vnějšího tepelně-izolačního kontaktního systému ETICS – obr.č.7.
Obr.č.7 – Schematické znázornění systému ETICS. Zdroj: Sdružení EPS ČR.
Izolace z EPS se podílejí na aplikacích ETICS ze 79% v EU, ve střední Evropě z 83%. Tímto systémem již byla v Evropě izolována plocha budov větší než 2 miliardy m2 a ročně přibývá 150 mil.m2 s tím, že tloušťka izolace se zvyšuje až k 300 mm. V ČR se systémem ETICS zatepluje kolem 14 mil. m2 ročně – obr.č.8.
mil. m2
20 15 10
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
0
1993
5
Obr.č.8 –Zateplování systémem ETICS v ČR v období 1993 – 2014. Zdroj: Cech pro zateplování budov.
Jediný výrobce suroviny pro pěnový PS i XPS v ČR je společnost Synthos (dříve Kaučuk) Kralupy. Od zahájení výroby EPS perliček v roce 1962 výroba výrazně vzrostla – obr.č.9 tuny 120 000 100 000 80 000 60 000
tuny
40 000 20 000 0 1960
1970
1980
1990
2000
2010
2014
Obr.č.9 –Výroba EPS v ČR (1962 – 2014). Zdroj: Sdružení EPS ČR.
Proces zpracování EPS na pěnové PS výrobky je patrný z obr.č.10. Většina výrobců jsou členy Sdružení EPS ČR se sídlem v Kralupech nad Vltavou.
Obr.č.10 –Schematické znázornění EPS na pěnové výrobky. Zdroj: Sdružení EPS ČR.
4. EPS A HOŘLAVOST Požadavky stavebnictví na snížení hořlavosti EPS izolací vedly k vývoji tzv. samozhášivých typů EPS. Tyto jsou dodávány na trh více jak 50 let – první izolace budovy s 4 cm pěnového PS byla realizována v roce 1959 v Berlíně. Odolnost proti hoření se posuzuje dle EN 13 5011. Pro většinu aplikací v budovách je požadováno třída reakce na oheň E. Toho lze docílit přídavkem max. 0,7% retardéru hoření typy hexabromcyklododekan (HBCD). EPS typy bez retardéru hoření jsou charakterizovány třídou reakce hoření F dle EN 13 501-1 a používají se převážně v obalových aplikacích. HBCD je vyráběn od roku 1960, evropská spotřeba přesáhla 13 tis.tun, avšak výrazně klesá a výrobny se postupně zavírají. Již v roce 1966 byl požádán švédský chemický institut KEMI o vypracování komplexní zprávy o rizicích při výrobě, použití a aplikacích HBCD. Od té doby se diskutují výsledky, polemizuje se, ale taktéž se koná. Dnes je HBCD považován za nejvíce kontrolovanou chemikálii, která se používá v průmyslovém měřítku. HBCD jsou přisuzovány perzistentní vlastnosti. Usazování HBCD v sedimentech při ústí řek a v mořích způsobuje, že se HBCD přes mořské živočichy dostává do potravinového řetězce. Přibližně 90% vyrobeného HBCD se aplikovalo při retardacích EPS a XPS, zbytek k retardaci textilu. V případě EPS je retardér vázán s polymerní matricí natolik pevně, že neemituje do ovzduší a není vyluhován vodou. Dokladem je skutečnost, že 90% emisí HBCD pochází z textilu. Uživatelé HBCD v EU 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. Jestliže v roce 2008 dosahovaly emise HBCD v EU do půdy, vody a vzduchu 212g/tunu výrobku, pak v roce 2014 to bylo 19g/tunu.
Během 50-ti leté aplikace HBCD byla provedena řada měření nezávislými instituty. Např. německý Fraunhofer Institut a Výzkumný ústav pro izolace (FIW) potvrdily, že HBCD netěká z EPS izolací a není vymýván vodou. Totéž potvrdila měření po skončení životnosti zateplených domů a po dlouholetých aplikacích bloků EPS - Geofoam v silnicích v extrémních severských podmínkách. Rizika pro člověka a životní prostředí při zpracování a demolicích EPS nebyla zjištěna. To vyplývá i ze schválených environmentálních produktových deklarací (EPD) dle ISO 14025 pro sedm typů EPS výrobků, čímž je potvrzeno, že EPS izolační desky odpovídají kriteriím pro zdravotně nezávadné stavební výrobky a nejsou tedy nebezpečné. V Německu se odpad EPS s HBCD vykazuje pod číslem 170604 jako nerecyklovatelný. V říjnu 2008 byl HBCD navržen na kandidátní listinu látek pro přednostní autorizaci v rámci evropského chemického zákona REACH. Následně v únoru 2011 byl zařazen do přílohy XIV dle REACH s termínem ukončení autorizace do 21.8.2015. V květnu 2013 na zasedání komise členských států Stockholmské úmluvy došlo k zařazení HBCD do přílohy I k celosvětovému seznamu dosud zakázaných 22 POP – persistentních organických látek. Důležitou informací je, že bylo schváleno pětileté přechodné období pro možné používání HBCD pro retardaci EPS a XPS v aplikacích v budovách. Evropská komise rozhodla, že o ratifikaci této úmluvy rozhodne za všechny své členy po skončení autorizace HBCD v rámci REACH. Autorizace byla ukončena se zpožděním 13. ledna 2016 s tím, že pro 10 výrobců EPS bylo, s ohledem na nedostatek náhradního materiálu na trhu, povoleno použití do 21.8.2017. Žadatelé však musí podávat čtvrtletní hlášení o postupu náhrady HBCD. Od roku 2003 hledají výrobce EPS suroviny náhradu za HBCD. Patentované a ověřené řešení náhrady – produktem Polymeric FR zveřejnila americká firma Dow v březnu 2011. Jedná se o bromovaný polymerní produkt, který není persistentní a při dávkování cca 1% splňuje požadavky na samozhášivost EPS izolací. Bromované retardéry hoření dominují ve světové spotřebě - obr.č.11.
hydroxid hlinitý 16%
bromov ané retardéry hoření 41% kysličník antimonitý 19%
organické fosfáty 24%
Obr.č.11 – Podíl retardérů hoření. Zdroj: Sdružení EPS ČR
I když k nim mají někteří ekologové výhrady, silným argumentem je zjištění vědců z Vanderbilt Univerzity, zveřejněné 5.6.2014 v časopisu Cell, že brom, který je jedním z 92 ve vesmíru se přirozeně vyskytujících chemických prvků, je 28. prvkem, který je zásadní pro vývoj tkání u všech zvířat, od primitivních tvorů v moři až po lidi. „Bez bromu by neexistovali žádní živočichové“. V roce 2005 se na světě spotřebovalo 311 tis.tun bromovaných retardérů, podíl HBCD dosáhl 23 tis.tun.
Licenci na výrobu zakoupily tři firmy, přičemž Chemtura již začala produkt ze svých jednotek v Arkansasu (USA) dodávat na trh. Firmy Albermale a ICL budou následovat. Od roku 2012 probíhají testy nového produktu jak u výrobců EPS, tak u zpracovatelů EPS. V období 2012 – 2017 bude fáze koexistence na trhu, kdy budou nabízeny na trhu EPS s HBCD a s novým retardérem. Finančně náročné testy náhrad prokázaly, že náhrada pomocí Polymeric FR je efektivní a EPS má srovnatelné vlastnosti jako při aplikaci HBCD a není tedy nutno provádět jeho nové testování. 5. ODPADNÍ EPS Celý řetězec od výroby EPS suroviny po výrobu pěnových PS tvarovek a izolačních desek se musí vypořádat s využitím tzv. průmyslových odpadů. V hierarchii odpadového hospodářství se jedná především o prevenci vzniku, event. jeho efektivního využití znovuužitím, recyklací nebo energeticky. Výrobci polymerního EPS mají zpracované interní předpisy (know-how) k efektivnímu využití odpadního EPS v procesu výroby. Zkoumáním jsme zjistili, že takto vzniká max. 0,1% hm. znečištěných produktů z celkové výroby, ty se využívají ve spalovnách průmyslových odpadů. V roce 2013 zahájili výrobci polymerů program nulových ztrát perliček nebo granulí jako prevenci proti zamořování řek a moří plastovými produkty. Za preventivní opatření vzniku odpadů, resp. jejich znovuužití u zpracovatelů EPS na pěnové výrobky je možno považovat využití odpadních produktů z předěňovadel z vypěnění a řezání bloků po rozdrcení a vrácení do procesu vypěnění v množství až do 20%. Při realizaci ETICS vzniká 4 – 7% odpadů, které lze ve vytříděné formě vrátit do procesu výroby. Všechny postuživatelské EPS odpady jsou technicky snadno recyklovatelné, pokud jsou dobře vytříděné. Schematicky jsou možnosti využití odpadních EPS znázorněny na obr.č.12.
Obr.č.12 – Možnosti využití EPS odpadů. Zzdroj: Sdružení EPS ČR
Střechová organizace národních asociací zpracovatelů EPS - EUMEPS - zadala firmě Consultic studie o využití EPS odpadů v jednotlivých státech. Studie byla vypracována v listopadu 2011. Ze stavebnictví v EU bylo získáno 136 tis.tun odpadního EPS, z čehož bylo 40% uloženo na skládky, 52% využito energeticky a 8% recyklováno.
Podle této studie bylo v ČR vytříděno 8,1 tis.tun EPS odpadů, z toho 2,6 tis.tun ze stavebnictví. Mechanickou recyklací jako EPS bylo využito 1,0 tis.tun, z toho 0,2 tis.tun ze stavebnictví, energeticky 2,2 tis.tun (stavebnictví 0,9) a skládkováno 4,8 tis.tun (1,7 ze stavebnictví). Na Slovensku bylo generováno 5 mil.tun odpadů EPS, ze stavebnictví 2,1 tis.tun odpadního EPS, z toho 14,3% bylo recyklováno, 9,5% využito energeticky a zbytek skončil na skládkách. Závažným důsledkem zákazu používání HBCD bude složité řešení odpadů z EPS. Odpady EPS bez HBCD bude možno recyklovat stávajícím způsobem, tj. postupem dle obr.č.12. O možnostech recyklací EPS odpadů s HBCD bude rozhodnuto v rámci tzv. Basilejské konvence o odpadech produktů s POP látkami. Dosud převažující ukládání EPS odpadů na skládkách nebude dále možné. BASF jako první výrobce EPS a XPS přešel zcela od 1.1.2014 na výrobky bez HBCD. Následovala firma Sunpor (Rakosko) a Synthos (ČR, Polsko). Od poloviny roku 2014 nezpracovává EPS s HBCD německá asociace zpracovatelů EPS – IVH, následována Rakouskem a Švýcarskem. V první řadě je nutno řešit oddělení vytříděných odpadů EPS s HBCD. V ČR výrobci ze Sdružení EPS ČR nezpracovávají EPS surovinu s HBCD od 1.10.2015. Zároveň přešli na nový způsob barevného značení EPS desek – obr.č.13 a tím odlišili desky bez HBCD.
Obr.č.13 – Nové barevné značení EPS desek. Zdroj: Sdružení EPS ČR
Čisté odpady z obalových aplikací EPS, které neobsahují HBCD jsou snadno použitelné pro mechanickou recyklaci. V některých zemích jsou samostatně shromažďovány v kontejnerech u obchodních domů, v českém Eko-kom systému jsou součástí třídění odpadů z plastů. Totéž se týká nekontaminovaných EPS odpadů bez HBCD z realizace staveb. Tyto odpady se komprimují na vyšší objemovou hmostnost, podrtí a zgranulují na speciálních extrudérech na PS, který má další uplatnění v procesu vstřikování. Kapacitou pro tuto technologii ve výši 2000 tun disponuje společnost Remiva Chropyně, menší (50 tun/rok) pak firma Fermet Chrást u Plzně. V roce 2006 podepsalo Sdružení EPS dohodu o přistoupení k mezinárodní úmluvě o recyklaci pěnového polystyrenu. Týká se využití drtě pro výrobu malt a omítek, lehčených cihel a betonu, drenážní zásypy, recyklace, včetně získání polystyrenu. Do této kategorie patří i geoaplikace EPS rozměrných bloků při stavbě silnic, dálnic, plovoucích domů a základů budov v seismických oblastech. EPS bloky (geofoam s objemovou hmotností 15 – 30 kg/m3), obsahující až 50 % odpadní EPS drtě, se aplikují v těžkých terénech v zemním tělese pozemních komunikací jako výplňový, vylehčující a zpevňující základní materiál.
Polovina ze 2 miliard m2 ETICS aplikací je realizována v Německu. Značnou pozornost tam věnují separaci EPS z demolic. Příklady řešení jsou na obr.č.14.
Obr.č.14 – Možnosti odstranění ETICS. Zdroj: Eumeps.
U postuživatelských EPS odpadů ze stavebnictví bude nutno po důsledném vytřídění a před určením dalšího využití zjistit, zda a kolik obsahují HBCD. Diskuse se vede o limitech 10 – 1000ppm. V současné době není standardizována metodika pro analýzu HBCD v EPS. Vědci využívají několik metod, nejčastěji plynovou a kapalinovou chromatografii, hmotnostní spektrometrii a nukleární magnetickou rezonanci. Nezávislá obalová laboratoř VŠCHT Praha (doc. J. Dobiáš) má zpracovanou a využívá metodiku stanovení malých množství (ppm - ppb) HBCD v odpadních kalech, mateřském mléce, v interiérech budov apod. Využívá metodu plynové chromatografie, přičemž postup je časově, finančně i odborně náročný a nemá pro účely mechanických recyklací EPS význam. Kolektiv p. Schlummera z německého Fraunhofer Institutu ve spolupráci s BASF vyvinuli rychlou metodu pro identifikaci HBCD z odpadů s využitím radiální fluorescenční spektografie. Lze ji uplatnit formou přenosného přístroje při demolicích nebo ve sběrných místech EPS odpadů – obr.č.15.
Obr.č.15 – Přenosné přístroje pro stanovení přítomnosti HBCD v EPS izolacích. Zdroj: IVH.
Na příkladu z Německa lze deklarovat, že ve stavebnictví vzniká největší množství odpadů – obr.č.16. V současné době je podíl EPS/XPS ve stavebních odpadech zanedbatelný s ohledem na jejich životnost a neměnnost jejich vlastnosti min. 50 let.
Obr.č.16 – Množství odpadů v Německu v roce 2012. Zdroj: Fraunhofer IBP.
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 – viz obr.č.17.
Obr.č.17 – Množství zabudovaného EPS (v tunách) v rámci ETICS v letech 1976 – 2012 a očekávané množství odpadů EPS při životnosti 40, resp. 50 let (zleva) v Německu. Zdroj: Fraunhofer IBP.
V Německu je skládkování plastových odpadů zakázáno. Skládkování odpadních EPS izolací s HBCD bude zakázáno ještě v roce 2016 v EU-28. 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 EPS a XPS desek s HBCD v zařízení pro spalování komunálního odpadu ve Würzburgu – obr.č.18 potvrzují výzkumná měření, že při spalovacích teplotách 840 – 900 oC dojde k totálnímu rozkladu HBCD z více než 99,999%.
Obr.č.18 – Schéma spalování komunálních odpadů v Würburgu. Zdroj:Plastics Europe.
Nevznikají nebezpečné zplodiny jako jsou furany nebo dioxiny. Spalováním komunálního odpadu s EPS se nezvyšují koncentrace kovů, halogenidů a síry – tabulka I.
Tabulka I. - Koncentrace kovů, halogenidů a síry (mg/kg) Cu
Mn
Ni
Sr
Ti
Zn
Br
Cl
F
S
EPS
12
8
5
3
10
100
4100
460
< 50
50
XPS (1)
11
5
4
2
7
79
7400
250
< 50
< 50
XPS (2)
14
11
14
18
46
21
15300
< 50
< 50
320
Odpady průměr
200 - 1000
200 - 500
20 - 130
100- 150
1000- 2000
600- 2000
20 - 150
5000- 8000
100- 150
1000- 3000
Zajímavou možností řešení odpadů EPS je chemická recyklace. Poloprovozní zařízení procesu CreaSolv, vyvinutý německým Fraunhofer Institutem, využívá rozpouštění polystyrenu a separaci HBCD a jejich následné využití (v případě HBCD rozkladem na brom). K průmyslovému využití tohoto procesu byla založena nezisková nadace „Polystyrene Loop“ v holandském Terneuzenu. Členy jsou Synbra (NL), Sunpor (AT), EUMEPS (Belgie) a ICL (NL). Cílem je zprovoznit proces Solvolýzy – rozpouštěním odpadních EPS o kapacitě 1 – 3 tis.tun a jeho zpětné využití na samostatném zařízení pro výrobu EPS. Zároveň separovat HBCD a na samostatném zařízení z něj izolovat brom pro výrobu retardéru Polymeric FR. Zařízení by měla být uvedena do provozu v roce 2018.
Do kategorie snů pro využití EPS odpadů lze zařadit výsledky vědců z 2.poloviny 2015. Kolektiv 9 vědců rozdělený do tří týmů, první tým v čele s p.Yu z pekingské univerzity, druhý tým v čele s p. Jiao z univerzity v Shenzhen (Čína) a třetí tým v čele s p. Wei ze Standfordské univerzity v Kalifornii publikoval 21.9.2015 v odborném časopisu Environmental Science & Technology dvě statě o biodegradaci a mineralizaci pěnového polystyrenu působením červů. Dosud se uvádělo, že PS není degradovatelný pomocí mikroorganismů. Testovalo se neúspěšně mnoho půdních bezobratlých živočichů, jako žížaly, mnohonožky, slimáci, šneci s ohledem na možnost požírat PS. Některý hmyz byl schopen žvýkat a jíst folie z PVC, PE a PP. Mnoho informací se však nezískalo. Výsledky pokusů s larvami potemníka moučného nebo Tenebrio molitor Linnaeus jsou nadějnější i proto, že se jedná o larvy s délkou 25 mm. Tento škodlivý brouk má čtyři stádia života: vajíčka, larva, kukla a brouk. Larvy bývají běžně k dispozici v obchodech specializovaných pro zvířata a jejich životnost je kolem 30 dní. Vědecké týmy prováděly pokusy při 4, 8, 12 a 16 – denním působení larev na desky z pěnového PS – obr.č.19. Již po 4 dnech došlo k přeměně použitého EPS na CO2 z 20,7%, po 16 dnech již z 47,7% a vyloučený zbytek tvořil biomasu ve formě lipidů. Tato „strava“ nezpůsobovala larvám zkrácení života. Za jeden den je schopno 100 červů sníst 34 – 39 miligramů EPS.
Obr.č.19 – Larvy potemníka moučného při „konzumaci“ pěnového polystyrenu (EPS). Zdroj: Environmental Science & Technology.
Zkoumány a izolovány byly účinné střevní bakterie larev brouka potemníka moučného typu Exiguobacterium sp. strain YT2, které i samostatně způsobují biodegradaci a mineralizaci PS. Proces je však pomalejší než působením larev. Po zveřejnění těchto šokujících vědeckých pokusů se v tisku objevila řada nadšených článků o možnostech snižování odpadních EPS plastů. K průmyslovému využití je cesta daleká. 6. ZÁVĚR Spotřeba EPS izolací se bude nadále dynamicky rozvíjet, neboť aplikace v budovách přispívají ke snižování emisí CO2. K procesu využití odpadních EPS je nutno využít principy oběhové ekonomiky s důrazem na zamezení skládkování objemného, kaloricky hodnotného
materiálu. Stavebnictví vyžaduje a i v budoucnu bude vyžadovat EPS s retardéry hoření. Náhrada HBCD, který je zařazen mezi perzistentní látky, novými produkty umožní recyklaci EPS na granulát krystalového PS. Dřívější aplikace EPS s HBCD bude nutno, po identifikaci, zejména z demolovaných budov, pouze spalovat na stávajících spalovnách komunálních odpadů. O využití procesů chemické recyklace EPS s retardéry hoření se rozhodne po vyhodnocení demonstrativních procesů. Naprostou hudbou budoucnosti je použití živočichů a mikroorganismů při likvidaci odpadního EPS. Zpracoval: Ing. František Vörös, leden 2016
