1. A mûanyagok nem energiaigényesek – a mûanyagok klímavédõk! Az energiával való takarékosságnak hosszú távon több lehetõsége van. A közlekedés és szállítás területén, a hõenergia felhasználásnál és a termékek csomagolásánál hatékony megoldások léteznek, ezek a lehetõségek mûanyagok nélkül megoldhatatlanok. Az energiatakarékosságról folyó vita szoros összefüggésben van a légkör felmelegedésével. A melegedés hatására gyakoribbá válnak az erõs szélviharok, árvizek és változik a vegetáció. A politika és az ipar keresi a megoldásokat. A Kiotóiegyezményben a megállapodó államok egyetértettek abban, hogy a veszélyes gázok kibocsátását 2012-re az 1990. évihez viszonyítva 5,2%-kal kell csökkenteni. Az európai állam- és kormányfõk 2007. márciusi csúcsértekezletükön kötelezettséget vállaltak arra, hogy a 27 EU tagállamban az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását 2020-ra 20%-kal csökkentik 1990-hez képest (1. ábra). Bár Nagy-Britannia és Németország szén-dioxid kibocsátását 1990 óta jelentõsen csökkentette, ugyanakkor sok európai országban ellentétes hatás érvényesül. Valódi irányváltás az iparilag fejlett országokban sincs kilátásban. Németországban az ipar és az energiaszektor 1990 és 2003 között ugyan 19%-kal csökkentette széndioxid kibocsátását, de ezen idõ alatt a háztartások csak 5% csökkenést értek el, a közlekedés kibocsátása pedig 5%-kal nõtt. Az alábbiakban felsoroljuk azokat az érveket, melyet Németországban immár második évtizede hangsúlyoznak a szakemberek a mûanyagokkal kapcsolatban a klímavédelemben betöltött pozitív szerepükrõl:
– a mûanyagok gyártásához kevés nyersanyag szükséges, a 4–6%-os kõolaj és földgáz felhasználás viszonylag alacsony, majdnem 9% üzemanyagként kerül felhasználásra, és ez csak egyszeri, rövid idejû hasznosítást jelent; – a mûanyag termékek hosszú élettartamúak, jól terhelhetõk és kevés energia szükséges a gyártásukhoz; – a mûanyagok egyszerûen és kedvezõ áron állíthatók elõ; – a mûanyagok könnyûek, összehasonlítva egyéb anyagokkal, pl. üveg, fém és kerámia, 85% súlycsökkenés érhetõ el a személyautóknál, teherautóknál, vonatoknál, buszoknál és a repülõgépeknél, ami jelentõs üzemanyag megtakarítást eredményez. Egy 100 kg-mal könynyebb személyautó fogyasztása 0,6 literrel kevesebb 100 kilométeren; – a mûanyagok alapvetõ szerepet töltenek be a napelemek, napkollektorok és szélkerekek alkatrészeiként is, idõjárásállók, hosszú élettartamúak és nagy biztonsággal üzemeltethetõk; – a mûanyagok tárolják az energiát, ez újrahasznosítható, hõerõmûben ismételten elégethetõ. A mûanyagok különleges teljesítményt nyújtanak, errõl szól ez a népszerû tudományos közlemény. 2. Épületek és lakások Földünk melegszik. A szén-dioxid kibocsátás nehezen csökkenthetõ. Németországban a lakások közel 75%-a évente 20 liter fûtõolajat használ fel lakóterület négyzetméterenként, miközben lehetséges lenne ennek 75, 90 vagy még nagyobb százalékban való mérséklése is. A hézagmentes tömítések mûszaki lehetõségei adottak, jól
1. ábra. 15 EU tagország üvegházhatású gáz kibocsátása millió tonnában és országonkénti változás az 1990-es bázisévhez viszonyítva százalékban. Az összes káros gáz kibocsátás a 15 EU országban 1990-hez viszonyítva 2004-ben csak 0,9%-kal csökkent *A
PlasticsEurope „Mûanyagok – gondoljunk másképpen az energiára” címû kiadványának felhasználásával összeállította Gyimesi Györgyné okleveles vegyészmérnök
2009. 46. évfolyam, 2. szám
75
Mûanyagok alkalmazása
Mûanyagokkal az energiatakarékosságért*
kidolgozottak és a gyakorlatban kipróbáltak. Fontos tényezõ az energiatakarékos, környezetbarát lakásoknál az épületek szigetelése jó minõségû mûanyagokkal. Amint a 3 literes autó, a 3 literes ház is valóság, pl. Franciaországban, Olaszországban, Nagy-Britanniában és Németországban. Az elképzelés nem csak új épületeknél funkcionál, az energiafaló régieknél is megvalósítható. Az energiatakarékosság, és ezzel szoros összefüggésben a szén-dioxid kibocsátás csökkentése elsõsorban a külsõ falon, mennyezeten és a pinceszinten 20 cm vastag mûanyaghab szigetelés, valamint a jól záró mûanyag ablakok alkalmazásának eredménye. A passzív házként ismert épületeknél további kiegészítõ lehetõségeket – meleg levegõ és napkollektorok – is beépítenek, így az éves fûtõanyag igény 1,5 liter alá csökkenthetõ négyzetméterenként. A beruházás javítja a lakás minõségét, emeli a ház értékét és gyorsan megtérül (2. ábra). Már ma is beigazolódik a „nulla fûtõenergiájú” ház elmélete Európában, amely teljesen fosszilis energia, olaj és gáz nélkül mûködik. A modern mûanyagok fontos szerepet játszanak ennek az elméletnek a megvalósításában. A régi mûemlék épületek is energiatakarékos épületekké alakíthatók mûanyagok alkalmazásával. A német Babenhausenben egy 210 éves, faszerkezetû mûemléket mûanyag szigetelõkkel alacsony energiaszintû épületté alakítottak. A mûanyagok nem csak hõszigetelõ anyagként játszanak fontos szerepet: – a mûanyag lemezek védik az épületet az idõjárás károsító hatásától, ezzel növelik élettartamát; – a mûanyagból készült fûtõ-, víz- és szennyvízcsövek elõnyösebbek a hagyományos csõrendszerekhez viszonyítva, gyártásuk olcsóbb és energiatakarékos, hajlékonyabbak, mint a fém, teljesen rozsdamentesek és biztosítják az optimális ivóvízminõséget;
– a vízköves csövek egy speciális mûanyag bevonattal kedvezõ költséggel felújíthatók, a csövek megbízhatóan védettek lesznek a késõbbi vízkõlerakódástól.
3. Háztartás A mosógép, a hûtõszekrény, a mosogatógép és a síkképernyõs monitor magától értetõdõen tartalmaznak mûanyagokat. Miközben megkönnyítik a fõzés és mosás folyamatát, alkalmazásukkal az energia és a víz is olyan mértékben megtakaríthatók, amilyenre néhány éve még nem is gondoltak. A modern mosógépeknél a szükséges vízfelhasználás minden korábbinál kisebb, a mûanyagból készült mosótartály optimális formájának köszönhetõen kevés a holttér, így kevesebb víz szükséges a mosáshoz. Az 1985–1990 között készült mosógépeknél az egy mosáshoz szükséges vízmennyiség 100 liter volt, a mai gépeknél ez a mennyiség csak 50–60 liter. Figyelembe véve Franciaország 24 millió háztartását, évi 100 mosással számolva ez 960 millió liter/év ivóvíz megtakarítását jelenti. A kevesebb víz felmelegítéséhez kevesebb energia szükséges. Mosakodásnál a mûanyagból készült kisebb zuhanyfejek jobb vízvezetése 50% vízmegtakarítást tesz lehetõvé. Az LCD képernyõ és a plazma TV gyorsan kiszorítják a hagyományos képcsöveket, az új készülékek nagyon laposak, mert a kép a nagy képcsõ helyett egy lapos mûanyaglapra esik. Helytakarékos és jóval kevesebb az új készülék energiafelhasználása is! A hûtõ- és fagyasztó-berendezések a legutóbbi idõkig a háztartások nagy energiafalói voltak. Ma egy A energiaosztályba sorolt hûtõ-fagyasztógép kombináció 50%kal kevesebb energiát fogyaszt, mint 1990-ben. A legújabb technika szerinti A++ hatékonysági osztályú készülék fogyasztása 70%-kal kevesebb, mert a nagy értékû mûanyag szigetelõhab ott tartja a hideget, ahol kell, és ezzel energiát takarít meg! Köztudott, hogy a világhálón való keresés a szupergyors, mûanyaggal szigetelt, szélessávú kábelek nélkül elképzelhetetlen. A mûanyagok szerepe meghatározó a miniatürizálás vonatkozásában is, takarékoskodnak a anyagforrásokkal. Az MP3 lejátszó elképzelhetetlen mûanyagok nélkül, a speciális mechanikai, elektronikai és optikai sajátságok kombinációjával a különbözõ funkciókat a legkisebb helyfelhasználással érik el. 2. ábra. A hatékony mûanyag szigetelés jelentõs szerepet játszik az energiafelhasználás A háztartásokban és a munka csökkentésében régi és új épületeknél
76
2009. 46. évfolyam, 2. szám
világában a mûanyagokkal adódó lehetõségek még messze nincsenek kimerítve. A brit PLASTIC LOGIC LTD. például elektronikus papír fejlesztésére ruházott be. Ez az E-papír egy vékony, hajlékony és olcsó mûanyag display, amely elektronikus újságként vagy szótárként alkalmazható és újraírható. 4. Csomagolás Millió tonnányi élelmiszert és árut szállítanak a gyártók naponta a felhasználókhoz – a fogkefétõl a többtonnás gépekig. A gyümölcsök, italok, húsok vagy gyógyszerek, ezeket gyakran jelentõs energiaráfordítással állítják elõ, és gyorsan kell a fogyasztókhoz érniük. Alig akad más olyan anyag, amely a változatos feladat megoldására alkalmas, alig van más intelligens és környezetkímélõ csomagolóanyag, mint a mûanyag (3. ábra):
3. ábra. A különbözõ szerkezeti anyagból elõállított csomagolóanyagok részaránya Németországban, értékben kifejezve
– Leheletvékony, milligrammnyi fólia védi a húst, gyümölcsöt, zöldséget, sajtot, kávét, biztosítja, hogy az élelmiszer frissen és egészségesen érjen célba. Pl. a halaknál a kifogástól a mélyhûtõ ládáig folyamatos a hûtõlánc, ami modern mûanyagok nélkül elképzelhetetlen. – Gyümölcslevek, tej és számtalan más ital friss aromával és egészségesen ér célba a mûanyagból készült vákuum csomagolásban, az egységcsomagokat gyakran többször használható környezetbarát rekeszekben szállítják. – A nagyméretû berendezések, a hûtõszekrénytõl a gépekig, az ipari ömlesztett áruk és folyadékok az elõállítótól a felhasználóhoz a mûanyagok tökéletes védelmében teszik meg az utat. – A gyógyszerek átnyomó csomagolása biztos védelem a nedvesség, fény és káros behatások ellen, garantálja a gyógyszerek sértetlenségét. A mûanyag csomagolások sokfélék lehetnek, de van egy közös sajátságuk: könnyebbek, helytakarékosabbak és terhelhetõbbek más anyagoknál. Nemcsak anyagkölt-
ség takarítható meg, hanem a szállítandó súly és ezzel a szállítási költség is alacsonyabb! A mûanyag csomagolású áruknál általában a termék súlyának 1–3%-a a csomagolóanyag. 2 g fóliába becsomagolható 200 g sajt, 38 grammos flakonba 1,5 liter folyadék tölthetõ, és biztonságos csomagolás 125 gramm joghurt részére a 4 grammos pohár. Az összes energiafelhasználás és a további környezeti hatás az elõállítástól a szállításon keresztül egészen a megsemmisítésig gyakran pozitív kimenetelû. Nem véletlenül viseli a zacskós tej a német környezetvédelmi jelet, a „kék angyalt”. A wiesbadeni CSOMAGOLÁSI PIACKUTATÓ INTÉZET szerint általában igaz, hogy ha Németországban a mûanyag csomagolásokat elhagyják, akkor a csomagolóanyag felhasználás súlyban négyszeres, ára duplája és a hulladék térfogata 1,6-szor nagyobb lesz. 5. Mobilitás 5.1. Szárazföldi közlekedés Lényeges az a szabadság, amit az A-ból B-be való eljutáshoz az autó jelent. Tekintettel a csökkenõ kõolaj készletekre és arra tényre, hogy az autóval történõ utazás felelõsséggel jár, a mûanyagok fontos szerepet töltenek be ezen a területen is. Az újszerû motortechnika és a környezetkímélõ vezetési mód mellett a mûanyagok is hozzájárulnak ahhoz, hogy csökkenjen az üzemanyag felhasználás, kényelmesebb és biztonságosabb legyen az autó. Egy 1000 kg súlyú, középkategóriás autóhoz ma 150 kg mûanyagot használnak fel: karosszéria elemek, légterelõk, sárhányók, lökhárítók, armatúrák, reflektorok. Ugyancsak mûanyagot használnak az oldal- és belsõ burkolatokhoz, ülések, légzsákok, szõnyegek, abroncsok, tömítések, hajtószíjak elõállításához, a motorok csapágyazásához és számos kis darabhoz is. A mûanyagok sikeréhez számos tényezõ járul hozzá: problémamentesen alakíthatók, tetszõleges forma gyártható, javítják a biztonságot és a komfortot, egyszerûen és olcsón feldolgozhatók, súlyt és üzemanyagot takarítanak meg (4. ábra).
4. ábra. A mûanyagok részaránya az autókban
2009. 46. évfolyam, 2. szám
77
A mûanyagokból készült részek megoldási lehetõségei gyakorlatilag korlátlanok, pl. a ventillátor fedél esetében a levegõszûrõ és a szívócsõ egy darabban, integráltan gyártható. A szívócsõ és tank, amelyeket korábban fémbõl készítettek nem rozsdásodnak, könnyen szerelhetõk és 40–50%-kal könnyebbek. Az üveg is helyettesíthetõ mûanyaggal: reflektorok, hátsólámpák, hátsó- és oldalablakok ma már könnyebbek, nagyobb biztonságot jelentenek és nagy formaalakítási szabadságot engednek meg. A vasúti közlekedésben a mûanyagok szerkezeti anyagként 5. ábra. Egy zseniális ötlet: sárkányrepülõvel történõ hajóvontatás mûanyagból készült használhatók: a hagyományos szélerõmû rendszerrel jármûvekhez viszonyítva könynyebb vagonok gyárthatók, a súlycsökkenés elérheti a tulajdonságával új követelményrendszert állított fel a re30%-ot is, ami hasonló mértékû az autóbuszoknál is. pülõgép építésben, valamint az utasok komfortjában. Nem csak energia takarítható meg, csökken a beszerzési A nagy utazási távolságra szánt gépeknél a jövõben a és fenntartási költség is, továbbá kevésbé kopik. A ki- 40%-os kompozit arányt kívánják elérni, a mûanyag sebb súly csökkenti a mozgatandó tömeget, így a vonat törzs és a szárnyfelületek szilárdsága, aerodinamikai saés busz gyorsabb és csendesebb lesz. játságai javulni fognak. Az európai stratégiai elõírásokA hagyományos közlekedési eszközökben a fém és a nak teljesíteni kell a „Vision 2020” követelményeket, mûanyag egymással versenyez. A jövõben belép a hib- amely szerint a kisebb súly mellett 50%-kal kell csökrid-technika, amelynél a két anyag elõnyei egy szerke- kenteni a szén-dioxid, és 80%-kal a nitrogénoxid kibozetben jelennek meg. Növekszik a darabok stabilitása és csátást, így nyilatkozott a német LÉGI- ÉS ÛRHAJÓZÁSI szilárdsága, a szükséges funkciók könnyebben és helyta- CENTRUM (DLR) szakértõje. karékosabban biztosíthatók, a tisztán fémszerkezetekhez Szélerõvel mûködõ meghajtó rendszer jelenleg soroviszonyítva mintegy 40% súlycsökkenés is elérhetõ! zattermékként használatos a teherhajóknál, jachtoknál, luxushajóknál. Az 5000 m2 felületû siklórepülõ-szerû 5.2. Légi- és vízi közlekedés szerkezetet a SKYSAILS cég arra használja, hogy a tengeA légi közlekedés és a hajózás is elképzelhetetlen mû- ren a hajót a kívánt irányba vigye, optimális szélviszoanyagok nélkül. Ezt mutatja már a repülõgép belseje: az nyok esetén az üzemanyag felhasználása 50%-kal is ajtók, az ablakok, az ülések, a belsõ burkolatok és beren- csökkenthetõ. A vitorlákat nagy szilárdságú, idõjárásálló dezések minden grammja számít, a repülõgép minél mûanyag textíliából készítik (5. ábra). könnyebb annál gyorsabb. De az érzékeny elemek, mint az oldal- és a magassági kormányszerkezet, a szárny ré- 6. Megújuló energiák szei, az orr burkolata, a féklap és a kerekek, amelyekhez A nap és a szél, a geotermikus energiák és a biomasznagymértékben terhelhetõ mûanyagok szükségesek és szák csaknem kimeríthetetlen energiaforrások. A nap komoly biztonsági követelményeknek kell megfelelje- annyi energiát sugároz a földre, ami 15 000-szer nanek. gyobb, mint az évente felhasznált primer energia. NéAz Airbus A 380 800–853 utas szállítására is képes, a metország területén a napenergia ezredrésze fedezi az világ legnagyobb utasszállítója és ~25%-a mûanyag áramszükségletet. Elvi lehetõség van arra, hogy az orkompozit. Ez a magas mûanyag arány hozzájárul ahhoz, szág teljes fûtõenergia-, melegvíz- és áram szükségletét hogy az A 380 teljes kihasználtságnál, 14 800 km-es megújuló energiaforrásokból nyerjék a modern mûúton, 100 repült kilométerenként 1 utasra vetítve csak anyagokban rejlõ lehetõségek kihasználásával. 3,3 liter kerozint használ. Ezzel a kiemelkedõ szerkezeti A szélenergia csak egy a megújuló energiaforrások között. Hasznosításához nagyon hosszú rotorlapok szük-
78
2009. 46. évfolyam, 2. szám
6. ábra. Szélenergiából nyert villamos energia mennyisége az EU 25 tagállamában
ségesek. Ezeket a lapokat majdnem teljes egészében szálerõsített mûanyagokból készítik, mely optimálisan megfelel ilyen hosszúságban is a rotor tartós terhelésének. Ma egy szélerõmû rotorátmérõje 1,25 méter, névleges teljesítménye 5 MW (6. ábra). A modern napkollektorok biztosítják Németországban az éves melegvíz szükséglet 65%-át. A „Photovoltatik” néven ismert kollektorok a napenergiát elektromos ener-
2009. 46. évfolyam, 2. szám
giává alakítják, biztosítják a passzív ház energiaszükségletét. A fontos részek, a kollektor házától a csõszigetelésen keresztül a központi vezérlésig, mûanyagból készülnek. Még fejlesztés stádiumában van a „polimer elektrolitmembrán üzemanyagcella” néven ismert eljárás, amelyben a hidrogén és oxigén kémiai reakciójában elektromos energia szabadul fel. A cellában lévõ hidrogént hajszálvékony mûanyagmembrán választja el az oxigéntõl, ez biztosítja a szabályozott kémiai reakciót. A nyert energia tetszés szerint felhasználható elektromos áramként vagy fûtésre, de személyautó és autóbusz üzemeltetésére is, ahogy azt a prototípus bizonyította. Európa vezetõ szerepet játszik a megújuló energiaforrások feltárásában. 2007 márciusában a 27 EU tagállam állam- és kormányfõi Brüsszelben megállapodást írtak alá, hogy a megújuló energia részarányát összes energiafelhasználásukban a jelenlegi 6,4%-ról 2020-ra 20%-ra emelik. A mûanyagok jelentõsen hozzájárulnak az európai energiamérleg javulásához.
79
