MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2007
PETRA ŠINDELÁŘOVÁ
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Recyklace plastických hmot Bakalářská práce
Brno 2007 Vedoucí práce: Doc. Ing. Rudolf Rybář, Csc.
Vypracovala: Petra Šindelářová 2
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: RECYKLACE PLASTICKÝCH HMOT vypracoval(a) samostatně a použil(a) jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně.
dne……………………………………….. Podpis ……………………………………
3
PODĚKOVÁNÍ
Děkuji touto cestou vedoucímu své bakalářské práce Doc. Ing. Rudolfu Rybářovi, CSc. a dalším, kteří mi svou pomocí či cennou radou přispěli k vypracování této bakalářské práce.
4
ANOTACE Práce je zaměřena na recyklaci plastů, přesněji PET lahví. V úvodní části je stručně popsána charakteristika PET a jeho vlastnosti a dále se práce zabývá samotnou recyklací. Jsou zde popsány recyklační způsoby a metody jimiž lze PET zpracovávat a také jsou zde uvedeny trendy v oblasti recyklace v zemích Evropské unie. V rámci těchto trendů je v práci popsána recyklační metody s názvem bottle to bottle (B2B). V rámci této metody je zde uvedena konkrétní recyklační linka, její schéma, stručný popis a postup recyklace PET lahví, kterým ji tato linka provádí. Součástí této bakalářské práce je i legislativa, která se odpadů a odpadů z obalů přímo dotýká.
ABSTRACT This Work is focused on recycling of plastic materiál, especially the PET bottles. At the beginning of this work, there is a brief characterization of PET and it’s properties and continues with a view to recyclation. There’s a description of recycling methods, which are used in PET process and the trend sof recycling in EU. The trends are called „bottle to bottle“ (B2B). There is mentioned recycling-line, it’s diagram, compendious and the recycling proces sof PET bottles in the frame. The constituent of this bachelor’s work is a legislature also concerned to envelope waste.
5
OBSAH 1 ÚVOD............................................................................................................................ 8 2 CÍL PRÁCE ................................................................................................................... 9 3 ODPADNÍ PLASTY ................................................................................................... 10 3.1 Historie plastů ....................................................................................................... 10 3.2 Polymery............................................................................................................... 11 3.2.1 Dělení a způsoby využití polymerního odpadu ............................................. 12 3.2.2 Ekologická závadnost .................................................................................... 13 3.3 Obalové plasty ...................................................................................................... 13 3.3.1 Klasifikace syntetických polymerů................................................................ 13 Polyetyléntereftalát (PET nebo PETE) ................................................................... 14 Nízkohustotní polyetylén (LDPE) .......................................................................... 15 3.4 Třídění a sběr plastových odpadů ......................................................................... 18 3.4.1 Systémy sběru plastových odpadů ................................................................. 18 3.4.2 Systémy sběru použitých PET lahví .............................................................. 19 3.4.3 Třídění odpadů ............................................................................................... 22 3.5 Recyklace plastů ............................................................................................... 25 3.5.1 Materiálový recykl:........................................................................................ 25 3.5.2 Surovinové využití:........................................................................................ 28 3.5.3 Energetický recykl: ........................................................................................ 28 3.5.4 Ekonomicko-environmentální hodnocení...................................................... 30 4 LEGISLATIVA ........................................................................................................... 31 4.1 Právní předpisy ..................................................................................................... 31 4.1.1 Zákony ........................................................................................................... 31 4.1.2 Vyhlášky ........................................................................................................ 35 4.1.3 Normy ČSN ................................................................................................... 35 5 SPOLEČNOST PETKA CZ ........................................................................................ 36 5.1 Historie firmy........................................................................................................ 36 5.2 Fyzikální recyklace PET u firmy PETKA CZ a. s................................................ 36 5.2.1 Velmi stručně lze technologii popsat takto.................................................... 37 5.2.2 Sběr a výkup odpadních PET lahví................................................................ 38 5.2.3 Použití recyklovaného PET ........................................................................... 38 6 SOUČASNÉ TRENDY V RECYKLACI V EVROPSKÉ UNII ................................ 40
6
6.1 Recyklace PET metodou B2B (bottle to bottle) ................................................... 40 6.1.1 Zajištění zdroje druhotné suroviny ................................................................ 40 6.1.2 Požadovaná čistota druhotné suroviny .......................................................... 40 6.1.3 Vstupní surovina pro B2B ............................................................................. 40 6.1.4 Náklady na přepravu druhotné suroviny a meziproduktu.............................. 41 6.1.5 Legislativní předpoklady ............................................................................... 41 6.1.6 Velikost recyklační jednotky ......................................................................... 41 6.2 Recyklační linka B2B „Erema RM TE-VSV“...................................................... 41 6.2.1 Postup recyklace PET lahví pomocí procesu VacuRema® ........................... 42 6.3 První recyklace systémem bottle-to-bottle v ČR .................................................. 43 6.3.1 Modifikační technologie ................................................................................ 43 6.3.2 Postup recyklace ............................................................................................ 44 6.3.3 Praktické využití ............................................................................................ 44 7. ZÁVĚR ....................................................................................................................... 46 8. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ........................................................................ 47
7
1 ÚVOD S rozvojem výrobní činnosti a techniky stále stoupá produkce odpadů. Základním a nejdůležitějším požadavkem odpadového hospodářství je předcházení a omezování vzniku odpadů. Ve své práci jsem se zaměřila na odpadní plasty (zejména polyethylenterftalát a z něj vyráběné lahve), jejich sběr, třídění a následné využití. Plasty postupně vytlačují ostatní obalové materiály jako je sklo, kartony či plechovky. Dá se říci, že se staly pro své vlastnosti, jako je např. pevnost, trvanlivost, ale i díky izolačním a antikorozním vlastnostem v oblasti obalů, celosvětovým trendem. Značný vliv na to má také uspěchanost a životní styl současné doby. Po skončení své životnosti se však stávají problematickým odpadem, se kterým si příroda sama nedokáže poradit. Kromě omezování vzniku se stává prioritou také jejich využívání jako významného zdroje druhotných surovin. Odpadní plast je tedy významnou druhotnou surovinou, jejíž recyklací jsou šetřeny neobnovitelné surovinové zdroje a je prodlužována životnost skládek.
8
2 CÍL PRÁCE Cílem mé bakalářské práce bylo analyzovat vývoj v oblasti recyklace odpadů plastických hmot. Má práce je rozdělena do tří částí. V první části se zabývám obecnou charakteristikou obalových odpadních plastů a jejich zhodnocením a následným využitím. Dále také legislativou, která se odpadních plastů týká. Druhá část mé práce se věnuje firmě PETKA CZ, která se zabývá recyklací PET lahví. Závěrečná část se zabývá trendy v recyklaci plastických hmot v zemích Evropské unie.
9
3 ODPADNÍ PLASTY
3.1 Historie plastů Umělé hmoty provázejí člověka po celý život. Označení plastické hmoty je odvozeno z řeckého plassein (tvarovat). Jejich historie začíná již před polovinou devatenáctého století. V roce 1862 se v Londýně pořádala průmyslová výstava, kde laickou i odbornou veřejnost zaujala nová hmota, „látka tvrdá jako rohovina, ale ohebná jako kůže, která mohla být odlévána nebo lisována, barvena a řezána…“. Její vynálezce, Angličan Alexander Parkes, za ni na výstavě obdržel bronzovou medaili. Vynálezcovo dítko „zrozené“ ze směsi chloroformu a ricinového oleje, dostalo jméno parkesin. Parkes postupně přivedl na svět další plasty, ale kromě celuloidu – za jehož vynález obdržel patent – neměly velký komerční úspěch. Od roku 1869 se o rozšíření celuloidu zasloužil také Američan John Wesley Hyatt. Používal je na kulečníkové koule (místo rohoviny), vložky do límečků, pravítka, ping-pongové míčky, k výrobě ozdobných předmětů a zejména filmů. Leo Hendrik Baekeland, původem Belgičan, chemik, vědec a vynálezce, zjistil, že fenolová pryskyřice, kterou používal, může mít daleko širší použití, pokud bude používaná jako přísada. Tak vznikla – reakcí mezi fenolem a formaldehydem – první umělá pryskyřice, bakelit. Baekeland si tuto umělou hmotu nechal v roce 1909 patentovat. Jako nehořlavý materiál a dobrý izolant se bakelit nejprve používal na izolátory v elektrotechnice a v automobilovém průmyslu, později se rychle rozšířil do ostatních odvětví. Celé generace zažily tuto explozi, počínaje bakelitovým telefonem a rozhlasovým přijímačem, přes bakelitové vypínače, zásuvky a zástrčky až k bakelitovým klikám od dveří a oken. Mnozí ještě dnes na něj nedají dopustit, neboť jeho vlastnosti byly pro mnohé aplikace zcela postačující a hlavně byl levný. To se bohužel (pro spotřebitele) o mnoha jeho nástupcích říci nedá. Sláva bakelitu začala pomalu ustupovat po 2. světové válce, když se objevily další plastické hmoty, které se nechaly odlévat stříkáním (podobně jako celuloid, řadí se tyto hmoty mezi tzv. termoplasty, na rozdíl od bakelitu, který patří mezi tzv. termosety neboli reaktoplasty). Během několika desítek let z velké části ovládly trh. (http://www.quido.cz/objevy/plasty.htm)
10
Dnes se především s plasty setkáváme prakticky všude a každý den. Plasty úspěšně konkurují tradičním materiálům – dřevu, kovům, sklu, kůži a papíru. Jsou lehké, pevné, odolné proti korozi, snadněji zpracovatelné a mají lepší izolační vlastnosti. Z těchto důvodů je použití plastů ve srovnání s klasickými materiály ekonomicky výhodnější. Proto se hojně používají v průmyslu, domácnostech, obchodech, školách, nemocnicích a ovlivňují módu i náš život. Celková spotřeba plastů ve světě stoupá a v současné době se odhaduje na více než 120 miliónů tun za rok. Každoroční růst jejich spotřeby zároveň však způsobuje i zvyšování objemu plastového odpadu v materiálovém toku. Například výroba polyvinylchloridu v České republice dosahovala přibližně 80 tisíc tun za rok. Tak vysoká spotřeba řadí PVC na třetí příčku ve statistice nejpoužívanějších plastů. Snad i proto se v posledních letech stalo PVC předmětem široké debaty odborné a laické veřejnosti. Diskutuje se zejména o jeho vlivu na životní prostředí a zdraví obyvatelstva a o jeho přínosu k prosperitě lidské společnosti. (Odpadové fórum – odborný měsíčník, číslo 2/2004; vydavatel CEMC Praha, ISSN 1212-7779)
3.2 Polymery Polymery
jsou
přírodní
nebo
syntetické
látky,
v jejichž
molekule
(makromolekule) se jako článek řetězu mnohokrát opakuje základní monomerní jednotka. Představují tedy jakousi chemickou stavebnici, která umožňuje neobyčejnou proměnlivost struktur i vlastností výsledných látek. Proto také syntetické polymery laboratorně vyvinuté v první polovině 20. století umožnily rozvoj šesti velkých průmyslových odvětví. Jsou základem plastikářského průmyslu, gumárenství, výroby syntetických vláken, průmyslu fólií a obalů, průmyslu nátěrových hmot a také polymerních kompozitních materiálů, které velmi ovlivnily vývoj letectví i sportovní výzbroje. Všechny tyto materiály a průmyslové oblasti jsou neodmyslitelně spojeny s celým světovým hospodářstvím konce dvacátého století. Polymerní chemie a fyzika dnes studuje a dále zlepšuje klasické polymery, současně však připravuje materiály zcela nové. Tři současné výzkumné směry zde stojí za zmínku: polymery pro lékařské aplikace, materiály pro přenos, zpracování a uchování informací a inteligentní materiály. Právě ve vývoji lékařských polymerů má naše země význačné postavení
11
v celosvětovém měřítku. Největší zásluhu na tom má profesor Otto Wichterle, zakladatel a první ředitel Ústavu makromolekulární chemie.
Předností syntetických polymerů je spotřeba energie pro jejich výrobu. Ta je totiž podstatně nižší než u jiných materiálů. Například polyethylenové nákupní tašky se ukázaly, z hledisky emisí do vody a ovzduší, spotřeby energie při výrobě i objemu na skládkách, výhodnější než papírové. (Kuraš, M., a kol., Odpady, jejich využití a zneškodňování, český ekologický ústav, Praha, 1994, ISBN 80-85087-32-4)
V dlouhodobých prognózách se očekává vzrůst spotřeby plastů do roku 2030 o cca 30-50 % tj. přibližně o 1-1,5 % ročně. Objem plastového odpadu se tedy bude vyznačovat jen velmi mírným růstem, podstatné změny lze však očekávat ve složení a zastoupení jednotlivých druhů plastu v odpadu (pravděpodobné je větší zastoupení konstrukčních plastů a kompozitních materiálů). Další vývoj by se měl zaměřit na větší využívání biodegradovatelných plastů, na snižování obsahu škodlivých látek a na výrazné zvýšení podílu recyklace a jiných způsobů využívání plastového odpadu. (Třebichlavský, J., Šavrdová, D., Blohberger, M., Příručka pro nakládání s odpady, NSO – Ing. František Nekvapil, Kutná Hora, 1996)
3.2.1 Dělení a způsoby využití polymerního odpadu Polymerní odpady dělíme: o odpady ze zpracování, výroby, používání plastů o odpady ze zpracování, výroby a použití pryže a kaučuku
Plasty jsou polymerní látky (syntetické, polosyntetické nebo přírodní), které se dělí na termoplasty (zahřátím se stávají měkkými a pružnými, při ochlazení opět tuhnou a tvrdnou) a termosety (teplem tvrditelné pryskyřice). Většinou se do nich přidávají různé přísady, aby se docílilo speciálních vlastností výrobku (např. změkčovadla, katalyzátory, stabilizátory, pigmenty nebo plniva). Plastové odpady lze rozdělit na odpad vytvrzených plastů, kam patří různé pryskyřice, polyestery, fólie, polyethylen, vytvrzené lisovací hmoty, polystyren, tvrzený papír a tkanina, polyuretan, obaly a nádoby z plastů, polyvinylacetát, polyvinylalkohol a
12
další. A odpad nevytvrzených plastů (odpadní změkčovadla, odpady z výroby a zpracování plastů).
3.2.2 Ekologická závadnost Polymerní odpady obsahují různé karcinogenní a toxické látky, které se mohou při skládkování nebo spalování uvolňovat do životního prostředí (sloučeniny Cd, Sb, Sn a jiných těžkých kovů, halogenované organické sloučeniny) nebo látky ohrožující ozónovou
vrstvu
Země.
Také
se
vyznačují
velmi
pomalu
a
obtížnou
biodegradovatelnosti. Některé odpadní obaly a nádoby z plastů mohou být znečištěny organickými i anorganickými škodlivinami. (Kudelková, K., Jodlevská, J., Šarapatka, B., Odpady, Univerzita Palackého v Olomouci, Olomouc, 1999) (Třebichlavský, J., Šavrdová, D., Blohberger, M., Příručka pro nakládání s odpady, NSO – Ing. František Nekvapil, Kutná Hora, 1996)
3.3 Obalové plasty Vzhledem k většímu počtu používaných druhů plastů a k jejich časté kombinaci s jinými materiály jsou tyto obaly z hlediska recyklace problematické. Ze směsných plastů lze vyrábět většinou výrobky tlustých profilů (lavičky, palety, desky aj.), pro které se však nedaří dostatečně zajistit jejich odbyt. Problematické je také spalování směsných plastů z důvodu obsahu PVC, které potřebuje k nebezpečnému spálení technologicky vybavené zařízení, takže jsou za tato energetické využití požadovány provozovateli těchto zařízení poplatky. Jednou z alternativních surovin za PVC se považuje polypropylen. Další možnosti zhodnocení směsných plastů je jejich zplyňování.
3.3.1 Klasifikace syntetických polymerů 1. podle typu chemické reakce, kterou vznikají: polymerací polykondenzací polyadicí 2. podle tvaru molekuly:
13
lineární rozvětvené zesíťované prostorově zesíťované 3. podle chování při vyšší teplotě: termoplasty termosety Přehled polymerů vzniklých polykondenzací: a) polyestery – představují velkou skupinu polymerů, které mají esterové vazby v hlavním řetězci. Používají se k výrobě nátěrových hmot, textilních vláken a pryskyřic. Některé pryskyřice se vyztužují skelnými vlákny – sklolamináty (velice pevné, elektroizolační, odolné vůči chemikáliím, používají se na výrobu karoserií)
Polyetyléntereftalát (PET nebo PETE) PET je čirý, pevný a má dobrou odolnost proti pronikání plynů a vlhkosti. Tento plast je obvykle používán na PET láhve pro nealkoholické nápoje a mnoho dalších spotřebních lahví vyráběných injekčním vstřikováním. Dále se užívá pro výrobu pásů, litých výrobků a na potravinářské a jiné lahve. Recyklované čisté PET pelety a drtě jsou velmi žádány výrobci vláken pro tkané kobercové příze, výrobu netkané střiže a geotextilie. Tento produkt nazýváme polyester.
Polyetylén o vysoké hustotě (HDPE) HDPE je plastem používaným k výrobě lahví na mléko, džusy, vody a prací prostředky. Láhve z nepigmentovaného HDPE jsou průhledné, mají dobré bariérové vlastnosti a tuhost. Dobře se hodí pro balení výrobků a krátkou trvanlivostí, jako je margarín, mléko, margarínové tuby a jogurtové kelímky. Protože má HDPE dobrou odolnost k chemikáliím, je používán na balení mnoha výrobků pro domácnost, ale i průmyslových chemikálií, jako detergenty a bělící prostředky. Barevné HDPE lahve mají obecně lepší odolnost proti vzniku trhlin při namáhání a chemickou odolnost, než lahve z HDPE nepigmentovaného.
14
Nízkohustotní polyetylén (LDPE) Plast používaný především na fóliové aplikace vzhledem k jeho pevnosti, ohebnosti a relativní průhlednosti, což jej činí oblíbeným materiálem v aplikacích, kde je nutno něco uzavřít tepelným svářením. LDPE je rovněž používán na výrobu některých ohebných víček a lahví a je pro své vlastnosti a zpracovatelnost velmi často používán při výrobě drátů a kabelů.
b) polyamidy – jsou lineární polymery s amidovými skupinami – CONH - v hlavním řetězci. Mají pravidelnou strukturu, řetězce jsou navzájem propojené vodíkovými vazbami mezi amidovými skupinami.
Polyamid 66 (nylon) a polyamid 6 (silon) Vyznačují se vysokou houževnatostí, pevností a odolností proti oděru, mají dobré elektroizolační vlastností. Polyamidy se jako dobré vláknotvorné polymery využívají zejména na výrobu vláken, ale také na plastikářské účely.
c) fenoplasty (fenolformaldehydové pryskyřice) – mají dobrou tepelnou i oxidační stabilitu, dobré mechanické vlastnosti a jsou stálé proti působení kyselin, ale porušují se zásadami. Využívají se na výrobu lisovacích hmot, lepidel apod.
d) aminoplasty (močovinoformaldehydové pryskyřice) – jsou kondenzáty formaldehydu s látkami obsahující aminové nebo amidové skupiny. Na rozdíl od fenoplastů jsou bezbarvé. Mají výborné a dielektrické vlastnosti. Používají se jako textilní pomocné prostředky, lepidla a laky na výrobu lisovacích hmot.
e) polyétery (epoxidové pryskyřice) – mechanická pevnost, přilnavá a tepelná odolnost umožňuje použití epoxidových pryskyřic jako velmi dobrých lepidel. Vyrábějí se z nich také laky a epoxidové lamináty.
Přehled polymerů vzniklých polymerací: Polyethylen (PE) Polyethylen je krystalizující materiál citlivý na UV záření, lehčí než voda, odolný proti nízkým teplotám. PE je zároveň mrazuvzdorný, zdravotně nezávadný a 15
odolný proti působení rozpouštědel a většině chemikálií s výjimkou vysoce oxidačních kyselin. PE je snadno zápalný a lehce hořlavý. Má dielektrické vlastnosti a je odolný proti vzniku a šíření trhlin. Používá se na fólie pro obalovou techniku, skleníky, nádrže, jímky, rozvody pitné vody, aj.
Polypropylen (PP) PP je termoplast skupiny polyolefinů. Je částečně krystalický, patří do skupiny nepolárních materiálů, jejich povrch není rozpustný a také nebobtná. Lepení je proto obtížné, je však dobře svařitelný. Polypropylen (PP) má vynikající chemickou odolnost, je pevný a má nejnižší hustotu ze všech plastů, používaných jako obaly. Má vysoký bod tání, což jej činí ideálním materiálem pro lití za horka. Pro průmyslové použití je proto PP zpravidla výhodnější než PVC. PP se rovněž vyznačuje výbornými dielektrickými vlastnostmi a odolností vůči stárnutí. Používá se na fólie, elektroizolační materiál, zdravotnické potřeby, textilní vlákna, tvarovky a armatury, potrubní systémy, jímky, nádrže, bazény. Po recyklaci pak slouží pro výrobu kancelářských potřeb, květináčů, ale také k výrobě součástek pro elektroprůmysl, pro automobily, apod.
Vinyl (polyvinylchlorid nebo PVC) PVC je znám také pod označením novodur. Je to nejstarší a nejrozšířenější plastická hmota. Je dobře svařitelný i lepitelný, je také tepelně tvárný a to opakovaně. Na ochranu proti tepelnému rozkladu a UV záření je PVC stabilizován cínem – je možné jej použít pro pitnou vodu. Kromě stálých fyzikálních vlastností má PVC vynikající chemickou odolnost (odolává kyselinám, zásadám a všem běžným dezinfekčním roztokům), není však odolný proti aromatickým rozpouštědlům. Má dobrou odolnost proti účinkům klimatickým, vlastnosti toku a stabilní elektrické vlastnosti. Obecně lze podle různého stavu PVC výrobky dělit na výrobky z tvrdého PVC a poddajného PVC (novodur = neměkčený → trubky, tyče, nábytek; novoplast = měkčený → podlahové krytiny, pláštěnky, hračky, lahve aj.). Láhve a fóliové obaly jsou hlavními a nejběžnějšími typy výrobků z tuhého PVC, ale tento druh je velmi používán i ve stavebnictví jako jsou aplikace na potrubí, odbočky, linolea a okna. Poddajný PVC se používá jako izolace drátů a kabelů, fólie a plachty, podlahové krytiny, výrobky
16
z umělé kůže, povlaky, obaly na krevní konzervy, laboratorní a lékařské hadice a na mnoho jiných aplikací. K jeho významným vlastnostem patří všestrannost, snadné míšení, vztah mezi pevností a houževnatostí, odolnost vůči tukům a olejům, chemická odolnost, průzračnost.
Polytetrafluorethylen (PTFE) PTFE vzniká vysokou chemickou odolností ve spojení s širokým rozmezím pracovních teplot, malou zápalností a nízkým vývinem kouře při hoření. V přírodní barvě je bílý, na omak mastný, pružný s dobrou rázovou pevností. Vyznačuje se vysokou molekulovou hmotností a obsahuje pouze atomy uhlíku a fluoru s vysokou pevností vazby, což určuje jeho charakteristické vlastnosti. Při vyšších teplotách dochází k rozkladu, který je, při měření hmotnostních ztrát, do teploty 380oC nepatrný. Od 380oC intenzita rozkladu roste a vznikají plynné produkty, které ve styku se vzduchem a vzdušnou vlhkostí tvoří další sloučeniny. Jedním z plynů vznikajících při tepelném rozkladu je např. fluorovodík. Používá se na těsnění, ucpávky, potrubí pro chemický průmysl, speciální technické výrobky, vložky mezi pružiny automobilů, s výhradou pro nezatížená ložiska.
Polystyren (PS) Polystyren (PS) je velmi všestranný materiál, může být jak pevný, tak i pěnový. Je to hmota, která se nejen dobře opracovává, ale i lepí běžnými rozpouštědly. Polystyrén (též polyvinylbenzén) se vyrábí polymerací styrénu. Je to tuhá křehká hmota, v přirozeném stavu dokonale bezbarvá a průsvitná. Dá se ale snadno probarvit do všech barev a může být transparentní, průsvitný i neprůhledný. Zpracovává se hlavně vstřikováním, ale také vytlačováním. Polystyrén odolává minerálním a většině rostlinných olejů, zásadám a kyselinám (kromě kyseliny dusičné), alkoholům a dalším činidlům. Není odolný vůči benzolu (benzén, toluen, xylen…) a jeho směsím, chlorovaným uhlovodíkům, terpentýnu, éteru a petroleji. Nevýhodou polystyrénu je malá odolnost vůči teplu – jen do 60oC-100 oC (podle zpracování). Typickou aplikací je ochranné balení, lahve, víčka, šálky, nádoby a tácky.
17
Polyvinylacetát (PVAC) PVAC je nehořlavý plast, na světle stálý, s dobrou přilnavostí k materiálu. Používá se na impregnace papíru, textilu, latex
Polymethylmetakrylát (PMMA) PMMA představuje průhledný materiál, pevný v nárazu i tahu, který propouští 90-92 % světla včetně UV záření. Používá se jako konstrukční materiál, při konzervaci biologických preparátů, široké použití ve zdravotnictvím (zubní protézy, klouby, kontaktní čočky).
Polymery vzniklé polyadicí: polyuretany – používají se k výrobě syntetických vláken, molitanu, lepidel, nábytku, obuvi a textilních vláken
Obr. 1: Značení obalových odpadů Tab. 1: Značení obalových odpadů Značení obalových odpadů 1- PETE (PET) 2 – HDPE 3- V 4 – LDPE 5- PP 6- PS 7 - OTHER
Polymer Polyethylenglykoltereftalát Polyethylen o vysoké hustotě Polvinylchlorid Polyethylen o nízké hustotě Polypropylen Polystyren Jiné obalové plasty
(http://www.petrecycling.cz)
3.4 Třídění a sběr plastových odpadů 3.4.1 Systémy sběru plastových odpadů
18
Donáškový sběr Tento způsob sběru je charakterizován sběrným místem (tzv. hnízdem) vybaveným více nádobami pro tříděný odpad a donáškovou vzdáleností 100 až 150 m, popř. větší. Umístění sběrných míst se situuje tak, aby bylo snadno přístupné občanům i dostupnému mobilnímu odvozu, a aby při vyprazdňování nádob nebyly okolní domácnosti nadměrně rušeny hlukem.
Sběrný a recyklační dvůr Sběrný dvůr a recyklační dvůr je doplňkem celoplošného systému tříděného sběru. Jsou zde umístěny různé speciální nádoby umožňující organizovaný příjem určených druhů odpadů včetně tzv. problémových látek. Pokud se zde odpad kromě sběru i dále zpracovává, nebo pokud se prodávají využitelné složky odpadu, pak se jedná o recyklační dvůr.
Pytlový sběr Pytle, nejčastěji plastové o objemu 40 až 120 litrů, nahrazují sběrné nádoby. Ukládá se do nich hlavně starý papír a plasty, ale i další tříděné komodity, podle označení. Naplněné pytle se odvážejí buď v odvozném způsobu sběru nebo v donáškovém způsobu sběru. U nás tento způsob využívá asi 10 % obyvatel. (Filip, J., a kol., Odpadové hospodářství, Ediční středisko MZLU v Brně, Brno, 2004, ISBN 80-71571608-5) 3.4.2 Systémy sběru použitých PET lahví Jednotlivé způsoby sběru plastových lahví jsou uvedeny s jejich běžně užívanými anglickými názvy:
1. Odkládání sběrných pytlů z domácností u chodníku (Kerbside - též Curbsite Collection) Spotřebitelé při tomto způsobu přímo oddělují PET láhve od odpadu z domácnosti. Jakmile je PET láhev řádně připravena (odstraněna zátka, provedeno vypláchnutí a zploštění láhve – to vše dnes již navíc), je vhozena do „recyklační“ nádoby nebo plastového pytle a umístěna na okraji chodníku – obvykle sběr v tomtéž dni, jako ostatní odpad.
19
Dochází k rychlému nárůstu počtu domácností, které se připojily k této metodě, obzvláště v Belgii. Tyto programy zachycují nanejvýš 40-60 % cílených druhů zužitkovatelných druhotných surovin. Znečištění může být, a obvykle není nízké. Pro domácnosti je výhodné a může zahrnovat více druhů recyklovatelných materiálů, což snižuje celkové náklady, je však nutné následné a nákladné dotřídění v třídírně.
2. Sběrné kontejnery (Drop-off Location) Veřejnost vhazuje láhve do sběrných kontejnerů, umístěných na vhodných místech. Obvykle se tak ale zachytí pouze 10-15 % z celkového množství určité druhotné suroviny, toto množství může být při vyšší účasti obyvatelstva ale vyšší. Znečištění může být ale vysoké (10-30 %). Ve Švýcarsku prodává tyto kontejnery Verein PET Recycling Schweiz do veřejných budov (úřadů, podniků, škol, obchodů, čerpacích stanic atd.). U sběrných nádob s větší kapacitou jsou stěny vyrobeny z pletiva, které zamezuje znečištění odpadem. Spotřebitelé vidí do sběrného koše, co obsahuje. V Itálii přes 40 % obyvatel využívá k této metodě sběru PET lahví kontejnery, v ČR známé jako „iglú“. Kontejnery pouze na PET láhve se dobře ujaly např. ve Švýcarsku (v roce 2004 přes 21 000 sběrných míst), Francii (přes 5000 míst) a v Anglii (přes 1500 míst).
3. Výkupní střediska (Buy-Back Centres) Plastové PET nádoby a jiné druhotné suroviny jsou od spotřebitelů vykupovány recyklačním provozem (společnosti/podnikem). Tato metoda je pro spotřebitele stimulem k odtřídění využitelných surovin. Tímto systémem lze získat okolo 15 až 20 % těchto materiálů.
4. Zálohování a zpětný odběr/odkup/prodej (Return Vending) Používá se v prodejnách velkých středisek – hypermarketů, prostřednictvím automatů RVM. Do nich je PET láhev spotřebitelem vsunuta a spotřebitel za ni získá bonus na nákup nebo hotovost. Při této metodě je návratnost velmi vysoká, přes 90 %, jsou-li láhve zálohovány dostatečně vysokou a tím motivující částkou. Metoda se používá s velkým úspěchem a vynikající návratností 90 % např. ve Švédsku, kde je automat prakticky v každém větším obchodě s potravinami. PET láhve jsou automaticky lisovány a později přepravovány do sběrných středisek. Za recyklaci 20
PET lahví je v celém Švédsku zodpovědný jeden podnik AB Svenska RETURPACK (což je švédské tzv. clearingové centrum záloh). Returpack se recyklací zabývá od roku 1994. Obdobně v Norsku je to RESIRK, obdobně ve Finsku, ale na plechovky, je to Palpa. V ČR má zastoupení norská firma TOMRA SYSTEMS ASA z Askeru u Oslo, které dodává na trh podle velikosti objemu prodeje různé typy třídících automatů RVM pro uvedený systém a to nejen pro nápojové plechovky, ale rovněž pro PET láhve, které umožňují sběr a třídění lahví podle velikosti (až do 3 litrů). Na velikosti nádoby závisí výše vrácené zálohy. Zajímavá je možnost snížení objemu vytříděného materiálu buď kompaktorem (160 lahví do 1 nebo 2 zásobníků, což odpovídá 60 % redukci objemu), nebo nožovým mlýnem (500 lahví do 1 nebo 2 zásobníků, což vede ke snížení objemu o 95 %).Volitelným zařízením je také dvojčinný třídič, který před posekáním do dvou kontejnerů roztřídí láhve podle barvy na bezbarvé a barevné, což vede k úsporám nákladů na dotřídění před vlastní recyklací. Automat pomocí zabudovaného skeneru přesně registruje typ láhve a podle něj vystaví buď poukázku na vrácení zálohy, nebo přímo vrátí částku v hotovosti.
5. Refundovatelná přirážka (Refill and Deposit) Láhve se prodávají za cenu zvýšenou o refundovatelnou částku, která je splatná při opětném vrácení láhve do maloobchodu. Tyto depositní vratné částky lze použít jak pro vratné láhve tak i pro nevratné. Tato metoda je nejvíce použita ve Švédsku, ale také v Holandsku, Německu, Švýcarsku a Rakousku. Návratnost u těchto programů je velmi vysoká (90 %), s velmi malým znečištěním.
6. Tříděný sběr školními dětmi (občanskými sdruženími, humanitárními organizacemi, veřejně prospěšnými pracemi) Školáci mohou přinášet do školy PET již sešlápnutý, vhodně umístěné sběrné pytle jsou tedy dobře využity a k dalšímu zpracování (třídění, odstranění zátek a etiket, zdrobnění posekáním) se nevozí vzduch, doprava materiálu je tedy efektivnější než dosud. Tímto způsobem sběru se získá materiál velmi čistý, neznečištěný špínou a odpadem z domácností.
21
Sbíráním si děti již v mladém věku osvojují pozitivní ekonomické a ekologické návyky a samy svou činností a svým příkladem ovlivňují povědomí rodičů i svého okolí o účelnosti a užitečnosti svého konání, protože se dozvídají, že: o sbíraný PET je hodnotnou a znovu využitelnou surovinou, o sběrem je dosahována úspora energií, tedy nafty, jinak potřebné i na výrobu surovin k výrobě nových lahví z PETu, o používáním PET lahví se dosahuje výrazně nižší spotřeba energie, resp. pohonných hmot, nutná na přepravu těžkých, a ekonomicky z hlediska poměru mezi váhou obalu a objemem vlastní náplně neefektivních skleněných nádob, které lze sice rovněž opětovně využít (a vyšším výdejem energie na přepravu zpět k naplnění), nebo poškozené recyklovat při extrémně vysokém výdeji energie na jejich přetavení a novou výrobu, o zamezí se druhotně i spalování hodnotné a navíc snadno znovu využitelné suroviny, zčásti se tak sníží objem vzniklého popela, který jde na skládku a snižuje tak její kapacitu, o zamezí se při spalování PETu tvorbě velkých množství emisí CO2, tím se přirozeně snižuje tvorba skleníkového efektu a klimatickými dopady, o kromě toho se navíc získá i další využitelný plast ze zátky, která není z PETu, o po zavedení této metody organizovaného sběru se vytvoří předpoklady pro recyklaci dalších druhů obalových plastů na kosmetiku, detergenty, destilovanou vodu a jiné tekutiny z PP a PE, které jsou dokonce dražší než PET atd. (http://www.petrecycling.cz) 3.4.3 Třídění odpadů 1. Prosévací zařízení Materiály a odpady, které mají poměrně malé rozměry se rozdělují na jednotlivé frakce prosíváním. Často bývá hlavním účelem prosívání odstranit jemné částice a tento prosev se pak obvykle zpracovává fermentací. Nejčastějšími prosévacími zařízeními jsou bubnové síto, vibrační síto, homogenizační sítový buben. Např. v bubnovém sítu jednotlivými různě velkými otvory propadají nejprve nejjemnější částice prachu, popele, dalšími většími otvory organický
22
odpad, posledními největšími otvory pak plechovky, lahve a papír menšího rozměru, zbývající papír, plasty a největší kusový odpad vypadává na konci z bubnu. Homogenizační sítový buben slouží k promísení pevného druhu odpadu s odpady pastovými nebo s vodou, částečně k jejich rozmělnění a pak k následnému prosévání na sítovém bubnu. Diskový třídič je vhodný pro stavební odpad větších rozměrů a je to zařízení tvořené třídícími rošty kaskádovitě uspořádanými ve dvou nebo třech úrovních, přičemž odpad přepadá postupně z jedné vyšší úrovně na nižší, přitom propadá nejdříve jemnější a potom hrubší frakce. Rošty tvoří systém os, na kterých jsou šestihranné kotouče uspořádané ve vzdálenostech od sebe a v řadách tak, že do sebe zapadají.
2. Odlučování (třídění) odpadů Především směsný komunální odpad je možno třídit, a to ručně nebo strojně. Často se využívá ručního dotřiďování po strojním třídění. Pro strojní třídění či odlučování odpadů se využívá rozdílných fyzikálních vlastností jednotlivých materiálů, z nichž se odpad skládá, např. rozdílná velikost, hmotnost, měrná hmotnost, elektrické a magnetické, vzduchem, odstředivou silou, elektrostatické, optické atd. Jiné třídění rozlišuje postupy suché (např. využití vířivých proudů, infračervené reflexní spektroskopie) a mokré (např. odlučování v suspenzích těžkých kapalin v hydrocyklonech).
Magnetické odlučování – využívá elektromagnetických vlastností kovových odpadů k jejich oddělení od ostatních odpadů, které tyto vlastnosti nemají. Rozlišuje se různé konstrukční uspořádání, např. závěsný magnet, magnetická kladka, závěsný magnetický buben apod. Závěsný magnet je zavěšen nad dopravním pásem nebo nátřasnými žlaby či skluzy, ze kterých se takto oddělí železné odpady. Magnetická kladky je dnes uspořádána i tak, že se využívá i vířivých proudů. Směsný odpad je dopravován na dopravníku, který má na konci nekovový buben umístěný na rotoru permanentního magnetu. Tím se na povrchu bubnu vyvolává kolem částic magnetické pole různé intenzity. Protože tato magnetický pole jsou v interakci s primárním magnetickým polem rotoru, vznikají přitažlivé a odpudivé síly, které elektricky vodivé částice doslova vymrští z toku odpadu. Vzdušné odlučování – je založeno na rozdílné hmotnosti jednotlivých složek odpadu a tím se oddělují lehčí látky (papír, plasty) od těžších (anorganických). Je 23
známo mnoho konstrukčních uspořádání, a to podle druhu oddělovaného materiálu. Např. jsou vzduchové třídiče s klikatým shozem, třídiče rotační, vibrační a jiné. U vibračního vzduchového třídiče se kombinuje účinek vibrace, setrvačnosti a vstřik fluidizujícího vzduchu ve dvou nebo třech clonách, čímž se mění směr lehké frakce do polohy, ve které je snáze zachycena a vynesena. Odlučování odstředivou silou – využívá rozdílné hmotnosti jednotlivých složek odpadu, a to různým konstrukčním uspořádáním. Např. balistický odlučovač je tvořen dopravníkem, po němž se pohybuje určitou rychlostí oddělovaný odpad, ten na konci dopravníku dopadá na bubnovitý rychle se otáčející rotor, který uděluje jednotlivým druhům odpadů hybnost, takže setrvačností dopadá lehčí materiál blíže nebo těžší materiál dále do připravených záchytných nádob. Kladkový odlučovač je konstruován tak, že má ještě před dopadem na otáčivý rotor odrazovou desku, která usměrňuje dopad různě hmotných odpadů na otáčivý rotor a to tak, že ovlivní změnu pohybu jen lehčích materiálů ve směru otáčení rotoru, kdežto těžký materiál ne. Místo odrazové desky se pro jiný druh odpadů využívá vzduchového dmychadla. Na stejném principu pracuje šikmý odlučovač, u kterého je rotor nahrazen šikmo uloženým dopravníkem, na který dopadá neoddělený materiál a ze kterého se zemskou tíží odvaluje těžký materiál na nižší místo, kdežto lehčí materiál je vynášen pohybem dopravníku na vyšší místo. Třídění podle měrné hmotnosti – využívá kapalin, tedy patří k mokrým metodám, u kterých se pracuje s uzavřeným tokem kapalin (použitá kapalina se regeneruje a znovu používá, doplňuje se jen její úbytek). Řadíme sem hydrocyklony a rozdružovací metody. Nejjednodušší jsou hydrocyklony, známé již staletí, ve kterých se ve středu zařízení vytváří vír směřující vzhůru, kterým se vynášejí vzhůru lehké frakce, kdežto těžká frakce propadá dolů. Rozdružovací způsob využívá rozdílných měrných hmotností kapaliny a tříděného odpadu, kdy lehčí materiál plave na hladině a těžší klesá ke dnu. Takto oddělené materiály se pak odklízejí jak z hladiny, tak ze dna. Tohoto způsobu se využívá např. u plastů, neboť polyethylen má měrnou hmotnost 980 kg/m3, polyolefin 1000 kg/m3, polystyren 1005 kg/m3 a PVC je ještě těžší. Pokud již nevyhovuje měrná hmotnost vody, přidávají se do ní přísady, které umožní další třídění. Podmínkou účinného oddělování látek je, že nesmí dojít k turbulenci v kapalině. Pak je např. u plastů účinnost třídění 98 %. Náročnější je rozdružování flotací, při které se ještě využívá rozdílnosti smáčivosti oddělovaných látek, např. při odstraňování tiskařských barev. V tomto případě se do kapaliny ještě přidává flotační přísada (např. karboxyláty)
24
a pěnidlo. Jednodušší je využití rozdílné adheze látek, např. papíru, který se nalepí na dopravníkový pás a je unášen, kdežto ostatní odpad (lahve, kovy) padají z pásu. Optické třídění – je založeno na aplikaci rentgenografických, spektroskopických a jiných analytických metod a využití výpočetní techniky, takže dochází k okamžitému oddělování odpadů. Jejich nevýhodou je nákladnost, přesto se začínají používat zejména při třídění plastů a skla. Optické třídění odpadu skla spočívá v tom, že sklo reaguje na rozdílnou opacitu (schopnost pohlcovat záření) střepů. Rozdrcené skleněné střepy jsou podávány vibračním korytem do šikmého shozu, kterým jde proud střepů do prohlížecí jednotky k vyhodnocení. Prohlížecí jednotka obsahuje zdroj světla a čidlo k vyhodnocování volně padajících střepů. Je-li detekována částice k vyřazení, vyvolá to signál, který elektronicky spustí načasovaný proud vzduchu z trysky a ten částici odchýlí od hlavního proudu. Tak se odděluje sklo od keramiky, kamenů, kovových uzávěrů apod. a sklo podle barvy. Stupeň vytřídění záleží na podávací rychlosti a velikosti rozdrcených střepů. U bílého skla se dociluje účinnosti až 99,7 %. Další tříděnou komoditou jsou směsné plasty, kdy se pro třídění využívá RTG a infračervených paprsků. Jejich pomocí lze rozlišovat barvy a chemickou strukturu plastů. Princip je obdobný jak byl popsán u skla. Opět čidla (senzory) napojené na centrální procesor detekují typ plastu a barevný druh, který pneumaticky odtřídí ejektor vyfouknutím. Takové automatické třídírny v současnosti pracují např. ve Francii, Německu, Velké Británii, Itálii a Švýcarsku. Výkon třídíren je větší než 1 t/h a odděluje se pět až osm typů plastů (např. PET, PE, PP, PS, PA, PVC, ABS). (Filip, J., a kol., Odpadové hospodářství, Ediční středisko MZLU v Brně, Brno, 2004, ISBN 80-71571608-5) 3.5 Recyklace plastů Recyklaci polymerního odpadu lze v zásadě realizovat třemi způsoby – materiálovou recyklací, v podobě surovinového recyklu a jako recykl energetický a také organický.
3.5.1 Materiálový recykl: Jde o transformaci odpadu na nový výrobek, aniž by došlo ke změně jeho chemické struktury. Existuje několik forem provedení, z nichž nejběžnější jsou: o úprava a zpracování polymerního odpadu na druhově jednotný recyklát, o přetavení odpadu na tvarované dílce či polotovary
25
o využití jako aditiva do stavebnin.
Při zpracování polymerního odpadu na druhově jednotný recyklát bývá problémem nedefinovaná barevnost odpadu a také změna hodnot některých fyzikálněchemických parametrů, které ve srovnání s primární surovinou vykazují negativní změny. Stupeň zhoršení je v přímé relaci na počet a charakter tepelných úprav, jimiž se musí odpad podrobit. Z toho důvodu se v současnosti vyvíjejí zařízení, která umožňují zpracovávat vytříděný odpad bez procesu regranulace přímo na hotový výrobek. Z hygienických důvodů bývá využití druhově jednotného recyklátu omezeno výhradně na nepotravinářské účely, byť s využitím koextruze lze docílit i aplikace v potravinářství. V takovém případě tvoří recyklovaný produkt vnější část obalu, zatímco jeho vnitřní část bývá zhotovena z nové hmoty.
Rovněž při přetavení odpadu na hotové výrobky nebo polotovary (univerzální stavební prvky, tyčové profily, palety, desky pro nábytkářský průmysl aj.) je nezbytné zajistit často jednotné složení odpadu vzhledem k nesnášenlivosti řady plastů nebo alespoň významný podíl polyolefinů (min. 60 %), především polyethylenu, ve směsi. Cílem je jako v předchozím případě zabezpečit výrobu prodejných výrobků při omezení třídících a čistících operací a vynechání regranulace, čímž lze relevantně redukovat náklady procesu. Ze zpracovatelských technologií dominuje jednoznačně intruze tj. vytlačování, ale nikoli vyfukování.
Efektivním řešením znovupoužití plastů zmíněným způsobem je v poslední době výroba panelů pro protihlukové bariéry dopravních komunikací. Panely obsahují více jak 80 % směsného plastu a jsou schopny v dostatečné kvalitě nahradit klasické dřevěné prvky s aktivní hmotou na bázi minerálních vláken, která zabezpečuje pohlcování zvuku.
Zajímavou možnost zhodnocení směsi polymerních odpadů, obzvláště polyolefinů (reprezentují až 60 % tohoto typu odpadu), již už ale nelze exaktně řadit do skupiny materiálové recyklace, představuje kompatibilizace. Tato metoda je založena na principu tvorby příčných vazeb mezi makromolekulami, ty zajišťují dostatečnou rezistenci proti separaci jednotlivých složek polymerního produktu během stárnutí. Přídavek kompatibilizátoru musí být ovšem volen v takovém poměru, aby nedošlo 26
k výrazné negativní změně zpracovatelských vlastností vstupní suroviny (tzn. stupeň zesíťování makromolekul nesmí být příliš vysoký, ale ani příliš nízký, aby měl produkt dostatečnou stabilitu a přitom ještě vyhovující zpracovatelnost).
Ekonomicky přijatelné a perspektivní se zdá být hlavně použití recyklovaných plastů
jako
aditiv
ve
stavebnictví
resp.
jako
izolačních
materiálů.
Materiálová recyklace vyžaduje odpadní plasty jednoho druhu, čisté a vznikající ve velkém množství na nemnoha místech. Typické jsou odpady z výrobních nebo zpracovatelských provozů, přepravní obaly nebo odpadní fólie ze zemědělství. Jejich materiálová recyklace je už dlouho úspěšná. Energetická náročnost není vysoká, zpracovatelské náklady jsou únosné a recyklované výrobky se na trhu uplatňují. Materiálová recyklace směsí odpadních plastů se jeví jako méně účinná. Negativní vliv na kvalitu při jejich zpracování je navzdory dávkování stabilizátorů a pomocných prostředků natolik velký, že z recyklátů lze vyrábět jen výrobky odpovídající nižším nárokům. Vývojově úspěšné jsou např. protihlukové stěny, palety, kabelové žlaby nebo drážní přechody realizované z recyklátu. Ovšem o takovéto výrobky není dostatečný zájem. S ohledem na kvantitativně velkou část drobných, smíchaných a znečištěných obalů z plastů v komunálním odpadu je jejich materiálová recyklace účelná jen v nepatrném rozsahu. Třídění a čištění vyvolávají většinou vysokou spotřebu vody, energie a tím i značné náklady. To je se zřetelem na kvalitu a omezené možnosti využití v rozporu s environmentálními a ekologickými hledisky.
Ještě složitější se jeví materiálová recyklace heterogenních směsí odpadních plastů, z části dokonce s příměsí nebezpečných látek, s nejrůznějšími podíly jiných materiálů, jako je např. lehká frakce z demontáže vyřazených vozidel. Riziko vynaložené úsilí a náklady daleko převyšují nad přínosy.
Materiálová recyklace může poskytnout jen dílčí řešení, které je účelné pro maximálně 20 % odpadních plastů. Především je rozhodující schopnost trhu absorbovat (využít) recykláty, nikoli kapacita zpracovatelských zařízení.
27
3.5.2 Surovinové využití: Postupy surovinové recyklace umožňují látkově znovu využít velká množství odpadních plastů. Za tím účelem se použité plasty štěpí na výchozí látky (hluboký rozklad vysokomolekulárních látek, zejména jejich směsí) nebo na chemické nebo petrochemické suroviny, které lze znovu použít k výrobě plastů nebo jiných výrobků. Takto získané produkty nepodléhají žádným omezením použití. Jejich kvalitativní a kvantitativní zastoupení ve výsledné směsi je závislé na způsobu realizace procesu, tzn. reakčních podmínkách a složení zpracovávaného polymerního odpadu. Užívají se postupy redukční, pyrolytické i oxidační. Nejčastější je pyrolýza, která využívá tepelného rozkladu plastů za absence zplyňovacích médií. Produkty bývají nejrůznější těkavé látky (H2, CO, CO2,CH4), kapalné uhlovodíky s vlastnostmi blízkými petroleji, oleje a koks, které lze po další úpravě využít jako palivo resp. suroviny chemického průmyslu. Plasty získané polykondenzací, jako např. polyethylentereftalát (PET), polyamid (PA), polyuretan (PUR) se mohou speciálními rozpouštěcími postupy štěpit vodou nebo alkoholy na výchozí monomery. Rozpouštěcím postupům se podrobují jednodruhové plasty ve velkém rozsahu.
Největší nákladovou položkou není v tomto případě zpracovatelský proces, ale již diskutované shromažďování, třídění a úprava směsných odpadů.
Speciálním procesem surovinového využití je depolymerizace na monomer. Lze ji realizovat termicky nebo chemicky, nejčastěji s využitím hydrolýzy. Tento postup je však využitelný pro omezený okruh polymerů, např. polymethylmethakrylát (termický způsob), polyamidy, polyestery a polyurethany (hydrolýza). Proces vyžaduje téměř absolutní čistotu zpracovávané suroviny a většinu je nehospodárný. V praxi se ponejvíce uvádí depolymerizace polyamidů, zejména vláknařských typů polyamidu 6 (koberce) s cílem získat ε-kaprolaktam.
3.5.3 Energetický recykl: Neboli environmentálně akceptovatelné spalování s využitím energetického potenciálu možno doporučit obzvláště pro odpad získaný ze směsného komunálního odpadu (zde se vyskytují podíly plastů, které nelze účelně recyklovat – např. plasty,
28
vůči kterým jsou výhrady z hlediska pracovní hygieny nebo ochrany prostředí, nebo také plasty spojené s jinými materiály - kompozity). V něm jsou sice plasty zastoupeny pouze v množství kolem 10 %, ale při spalování dodávají vzhledem ke své vysoké výhřevnosti až 50 % energie. Tak lze ušetřit topný olej, získaný z primární suroviny, který se při spalování běžně užívá. Protože se 82 % spotřebované ropy používá pro energetické účely, vytápění a dopravu, je obtížné plně zdůvodnit, proč se odpadní plasty, které představují stupeň ropy, nepoužívají jako zdroj energie. Odpadní plasty obsahují energii ropy, jejich energetické využití šetří fosilní paliva a je v současné době bezpečné, čisté a šetrné vůči životnímu prostředí. Odhaduje se, že jen v Evropě, by využití energie získané spálením odpadních plastů znamenalo úsporu 1,4.107 tun ropy. Náklady na spalování polymerního odpadu spolu s ostatním netříděným komunálním odpadem jsou relativně výhodné.
Z těchto informací plyne, že energetický recykl je pro většinu směsných polymerních odpadů lukrativní v komparaci s ostatními způsoby využití mj. i v relaci k vysoké výhřevnosti plastů, která činí u některých druhů téměř 4,5.107 J.kg-1.
Tab. 2: Porovnání výhřevností vybraných průmyslových odpadů a hnědého uhlí Odpad Kaly ze zpracování ropy Domovní odpady Hnědé uhlí Papírové a lepenkové odpady Kožený odpad Odpad z výroby barev a laků Odpad ze zpracování dřeva (piliny) PVC odpad PET odpad Pryžový odpad (ojeté pneumatiky) Polyamidový odpad Vyjeté motorové oleje Polyethylenový odpad Polyprolenový odpad Polystyrenový odpad
Výhřevnost [MJ/kg] 9 11 8-12 15 16 17 19 18-26 23 21-31 30 40 43 44 44
29
(http://www.petrecycling.cz) 3.5.4 Ekonomicko-environmentální hodnocení Pro posouzení recyklačních možností jsou k dispozici porovnání na základě environmentálních a ekonomických hledisek prováděných v rámci DSD (německý Duální systém). Z toho vyplývají tyto závěry: •
Ve srovnání se skládkováním snižují všechny recyklační postupy zátěž životního prostředí a šetří primární zdroje.
•
Surovinová recyklace je rozumná z environmentálního hlediska; zvlášť dobré výsledky vykazují recyklační postupy ve vysokých pecích a termolytický postup.
•
Energetické využití je z environmentálního hlediska recyklace odpadních plastů ve spalovnách odpadu s celoroční výrobou páry a separátní spalování odpadních plastů ve vznosu stejně dobré jako nejlepší postupy surovinové recyklace. Recyklace v cementářských pecích je dokonce ze všech surovinových a energetických recyklačních variant nejlepší. Spalovny odpadu bez trvalého využití energie jsou z energetického hlediska podstatně méně vhodné.
•
Proti surovinovým a energetickým recyklačním postupům jsou postupy materiálové recyklace vhodnější, jestliže přírodní materiál (prvotní surovina) může být recyklátem zcela nahrazen a jestliže vynaložené náklady pro výkup a třídění ještě náhradu dovolují. To je však možné jen u nepatrného podílu odpadních plastů (cca 20 %) a pro zvlášť omezené oblasti použití.
Materiálová recyklace oddělených směsných odpadních plastů a náhrada dřeva nebo betonu je z environmentálního hlediska zpravidla méně rozumná a je hluboko pod hranicí výhodnosti jiných recyklačních postupů. Pouze v případě, kdy výrobek z plastového recyklátu vykazuje troj- až čtyřnásobnou životnost ve srovnání s dřevěným, je recyklace environmentálně rozumná. To se týká všech výrobků nebo speciálního použití, např. konstrukcí v prostředí mořské vody. (Božek, F., Urban, R., Zemánek, Z. Recyklace; první vydání, Vyškov 2003, ISBN 80238-9919-8) (Odpadové fórum – odborný měsíčník, číslo 9/2005; vydavatel CEMC Praha, ISSN 1212-7779)
30
4 LEGISLATIVA 4.1 Právní předpisy 4.1.1 Zákony Zákon č. 185/2001 Sb., zákon o odpadech (ve znění pozdějších předpisů) Zákon č. 477/2001., zákon o obalech (ve znění pozdějších předpisů) 1. Obal podle zákona o obalech Obaly – veškeré výrobky zhotovené z jakéhokoli materiálu, jakékoli povahy, které mají být použity k pojmutí, ochraně, manipulaci, dodávce a k prezentaci zboží, od surovin až po předepsané výrobky, od výrobce až po dodavatele nebo spotřebitele. Za obaly se rovněž pokládají „nevratné předměty“, používané k týmž účelům.
„Obaly“ zahrnují pouze: o prodejní obaly neboli primární obaly, tzn. obaly určené k tomu, aby tvořily v místě nákupu prodejní jednotku pro konečného uživatele nebo spotřebitele; o skupinové obaly neboli sekundární obaly, tzn. obaly určené k tomu, aby v místě nákupu tvořily celou skupinu určitého počtu prodejních jednotek, ať již je tato skupina prodávána konečnému uživateli nebo spotřebiteli, anebo slouží pouze jako pomůcka pro umístění do regálů v místě prodeje; mohou být z výrobku odstraněny, aniž se tím ovlivní jeho vlastnosti; o přepravní obaly neboli terciální obaly, tzn. obaly, které jsou určeny k usnadnění manipulace s určitým množstvím prodejních jednotek nebo skupinových obalů a k usnadnění jejich přepravy, aby se při manipulaci a přepravě zabránilo jejich fyzickému poškození. Za přepravní obaly se nepokládají silniční, železniční, lodní a letecké kontejnery;
Obalové odpady – jakékoli obaly nebo obalové materiály, na které se vztahuje definice odpadu podle směrnice 75/442/EHS, s výjimkou odpadů vznikajících při výrobě.
2. Nakládání s obaly Nakládání s obaly – výroba obalů, uvádění obalů nebo balených výrobků na trh nebo do oběhu, použití obalů, úprava obalů, opakované použití obalů.
31
Prevence – snižování množství a škodlivosti pro životní prostředí: o materiálů a látek obsažených v obalech a obalovém odpadu, o obalů a obalového odpadu na úrovni výrobního procesu a ve stádiích marketingu, distribuce, používání a odstraňování, zejména vývojem „čistých“ výrobků a technologií;
Opakované použití – jakákoli operace, při které se obaly, vytvořené a navržené tak, aby během své životnosti vykonaly určitý minimální počet obrátek nebo cyklů, znovu plní nebo používají k témuž účelu, pro nějž byly vytvořeny, s podporou nebo bez podpory pomocných výrobků dostupných na trhu, které opětovné plnění obalů umožňují; jakmile se opakovaně používané obaly přestanou opakovaně používat, stávají se obalovým odpadem.
Využití odpadů z obalů – osoba, která uvádí na trh nebo do oběhu obaly nebo balené výrobky, je povinna zajistit, aby odpady z obalů jí uvedených na trh nebo do oběhu byly využity v rozsahu stanoveném přílohou č. 3 k tomuto zákonu.
Recyklace – přepracování odpadních materiálů v určitém výrobním procesu, aby sloužily původnímu účelu nebo jiným účelům, včetně organické recyklace, s výjimkou energetického využití;
Energetické využití – použití hořlavého obalového odpadu jako prostředku k výrobě energie přímým spálením, společně s dalším odpadem nebo bez něj, avšak s využitím získaného tepla;
Organická recyklace – aerobní zpracování (kompostování) nebo anaerobní zpracování (biometanizace) biologicky rozložitelných složek obalových odpadů za kontrolovaných podmínek a s použitím mikroorganismů za vzniku stabilizovaných organických zbytků nebo methanu. Skládkování se za formu organické recyklace nepokládá;
Zpětný odběr – osoba, která uvádí na trh nebo do oběhu obaly nebo balené výrobky, je povinna zajistit zpětný odběr těchto odpadů nebo odpadu z těchto obalů. 32
Zpětný odběr přímo od spotřebitele zajišťuje bez nároku na úplatu za tento odběr. Přitom je povinna dbát zejména na dostatečnou četnost sběrných míst a jejich dostupnost. Osoby, které uvádějí na trh nebo do oběhu výrobky prodejem spotřebiteli, a autorizované obalové společnosti jsou povinny informovat odběratele a spotřebitele o způsobu zajištění zpětného odběru. Zpětný odběr a využití odpadu lze plnit:
Samostatně organizačně a technicky na vlastní náklady.
Přenesením těchto povinností na jinou osobu s převedením vlastnického práva k obalu.
Uzavřením smlouvy o zajištění plnění povinnosti zpětného odběru využití odpadu z obalů s autorizovanou obalovou společností – Smlouva o sdruženém plnění.
3. Autorizovaná obalová společnost Autorizovaná obalová společnost (AOS) – právnická osoba se sídlem v České republice. Založená jako akciová společnost, které bylo vydáno rozhodnutí o autorizaci.
Autorizace – oprávnění zajišťovat sdružené plnění povinnosti zpětného odběru a využití odpadu z obalů a k tomuto účelu uzavírat smlouvy o sdruženém plnění-
AOS ke povinna:
stanovit podmínky uzavření smlouvy o sdruženém plnění pro všechny osoby jednotně a tak, aby žádný typ obalu nebyl neodůvodněně zvýhodněn v hospodářské soutěži;
uzavřít smlouvu o sdruženém plnění s každou osobou, která o uzavření smlouvy projeví zájem a nemá vůči autorizované společnosti nesplněné splatné závazky;
uzavřít smlouvu o sdruženém plnění vždy pro všechny obaly uváděné na trh nebo do oběhu osobou, k jejichž zajišťování sdruženého plnění je rozhodnutím o autorizaci oprávněna;
v souladu s rozhodnutím o autorizaci zajišťovat zpětný odběr a využití odpadu z obalů, na něž se vztahují jí uzavřené smlouvy o sdruženém plnění 33
v souladu s podmínkami stanovenými tímto zákonem a v rozhodnutí o autorizaci;
vést evidenci osob, s nimiž má uzavřenou smlouvu o sdruženém plnění;
vést evidenci množství obalů a množství odpadů z obalů, k nimž se vztahují jí uzavřené smlouvy o sdruženém plnění a způsobu jejich využití.
V České republice je autorizovanou obalovou společností společnost EKOKOM a. s. EKO-KOM a. s. Je autorizovaná obalová společnost, která zajišťuje sdružené plnění povinnosti zpětného odběru a využití odpadů z obalů v rámci tříděného sběru odpadů ve spolupráci s obcemi. Jedná se o neziskovou společnost, založenou producenty obalů a baleného zboží, která v ČR vytvořila efektivně fungující celostátní systém nakládání s obalovými odpady a jejich dalšího využití a recyklace. Společnost EKO-KOM, a. s. zajišťuje plnění povinností podniků tak, aby obal směřoval od spotřebitele k následnému využití a recyklaci, a současně podporuje obce při plnění povinnosti zajistit tříděný sběr odpadů od občanů.
V letech 1997-2001 financovali činnost společnosti především velké domácí i mezinárodní firmy zcela dobrovolně. Na této dobrovolné aktivitě průmyslu, které se účastnili producenti zhruba jedné třetiny obalů v ČR, byl postaven základ dnešních úspěchů ČR ve třídění domovního odpadu a jeho recyklaci. Od roku 2002 ukládá zákon povinnost podílet se na recyklaci odpadů všem producentům baleného zboží v ČR. Kromě zajištění zpětného odběru a využití obalů a obalových odpadů systém EKOKOM zajišťuje řadu doprovodných informačních, konzultačních, výzkumných a vzdělávacích činností.
V roce 2005 sdružovala společnost EKO-KOM, a. s. ve svém systému 21 502 podniků a společností, které za tento rok vyprodukovaly více než 774 tisíc tun nevratných obalů. Využití nalezlo 464 640 tun odpadů z obalů, což reprezentuje 13 % nárůst oproti roku 2004. Systém EKO-KOM zajišťuje zpětný odběr a využití také průmyslových obalů, které jsou tvořeny především přepravními a skupinovými obaly, z nichž okolo 80 % jsou papírové obaly. Bylo recyklováno více než 296 tisíc tun těchto obalů.
34
4.1.2 Vyhlášky 383/2001 – vyhláška Ministerstva životního prostředí o podrobnostech nakládání s odpady 115/2002 – vyhláška Ministerstva průmyslu a obchodu o podrobnostech nakládání s obaly 117/2002 – vyhláška Ministerstva životního prostředí o rozsahu a způsobu vedení evidence obalů a ohlašování údajů z této evidence 4.1.3 Normy ČSN ČSN 64 003 Plasty – zhodnocení plastového odpadu ČSN 83 8001 Názvosloví odpadů ČSN 77 0052-1 Obaly. Obalové odpady ČSN 77 0003 EN 13193 Obaly a životní prostředí – terminologie ČSN 77 0148 EN 13430 Obaly – požadavky na obaly využitelné k recyklaci materiálu (zákon č. 477/2001 Sb. o obalech a o změně některých zákonů ve znění zákona č. 274/2003, zákona č. 94/2004, zákona č. 237/2004, zákona č. 257/2004 a zákona č. 66/2006) (http://www.ekokom.cz)
35
5 SPOLEČNOST PETKA CZ 5.1 Historie firmy Firma PETKA CZ a. s. je společným podnikem brněnské firmy Brnometal spol. s. r. o. a české pobočky nizozemské firmy van Gansewinkel a. s. Každá z firem vlastní polovinu společnosti. Firma Brnometal spol. s. r. o. podniká v oblasti recyklace kovů a plastů, zvláště pak PET, již od roku 1999 ale před založením PETKA CZ a. s. prováděla pouze výkup, sběr a jednoduché třídění PET lahví. Do nové firmy PETKA CZ a. s. vyčlenila svoje aktivity v oblasti recyklace PET lahví. Společnost Gansewinkel patří k nejstarším evropským firmám zabývajícím se nakládáním s odpady. Byla založena jako soukromá firma v roce 1964 v Holandsku a dnes je jednou z největších společností, která řeší problematiku odpadů komplexně, nejen v zemích Beneluxu, ale i v dalších zemích Evropy (Česká republika, Polsko, Francie, Portugalsko).
Linka na fyzikální recyklaci PET lahví s kapacitou 3000-4000 t ročně je první investicí nově vzniklé firmy PETKA CZ a. s. Provoz této linky vytvořil řadu nových pracovních příležitostí, jak přímo na výrobní lince, tak v souvisejících činnostech (výkup, doprava, prodej, údržba atd.). Zvláště cenné je pak vytvoření pracovních příležitostí pro občany se změněnou pracovní schopností (ZPS).
5.2 Fyzikální recyklace PET u firmy PETKA CZ a. s. U firmy PETKA CZ a. s. je provozována technologie FYZIKÁLNÍ RECYKLACE PET. To znamená, že do recyklačního procesu vstupuje PET a bez chemických změn je výstupem opět PET, ale vyčištěný a vhodný pro opětovné použití. Firma PETKA CZ a. s. používá technologii italské firmy AMUT A.p.A., která se vyznačuje těmito charakteristikami: •
velmi kompaktní uspořádání jednotlivých aparátů v celkovou jednotku,
•
minimální zátěž pro životní prostředí,
•
minimální spotřeba energií, vody a pomocných látek,
36
•
voda je důmyslně recyklována a produkce odpadních vod je tak malá. Toto malé množství je možno bez dalších úprav zpracovávat v běžné čistírně odpadních vod,
•
žádné pomocné látky poškozující ozónovou vrstvu,
•
žádné pomocné látky testované na zvířatech,
•
pomocné látky tvořící největší objem jsou od tuzemských výrobců,
•
oddělené cizorodé látky (plastové etikety, špinavá papírová vlákna atd.) jsou dále využity a nekončí na skládce,
•
vysoká jakost produkce (praná PET drť)
5.2.1 Velmi stručně lze technologii popsat takto •
balíky slisovaných lahví jsou rozdruženy a dopravovány k třídícímu pásu,
•
na třídícím pásu jsou ručně odděleny zjevně cizorodé látky (např. papír, plastové fólie atd.) a pak jsou z hmoty odděleny kovy na detektoru kovů,
•
PET láhve jsou pomlety,
•
pomletý materiál vstupuje do procesu několika násobného praní a oplachování,
•
vypraná PET drť je usušena,
•
z drtě jsou znovu oddělovány případné poslední nepatrné částice kovů,
•
hotová drť je pytlována do obřích vaků.
Odpady vznikající při recyklaci: Nejvíce různorodý odpad představují zbytky papírových etiket, které obsahují i mnoho běžné špíny (hlína, prach atd.) také velké množství tiskových barev a částice polyolefinů. Použít je při výrobě papíru tudíž nelze. Využívají se pro výrobu topných palet. Směs polyolefinů se stopami PET bude dále zpracována a po oddělení PET recyklována na granulát polyolefinů. Další možností je využití pro výrobu topných pelet. Voda je čištěna v čistírně odpadních vod. Anorganická filtrační hmota s oddělenými nečistotami je využita pro výrobu topných pelet nebo skládkována.
37
5.2.2 Sběr a výkup odpadních PET lahví Kapacita recyklační linky je pokryta jak sběrem v brněnské aglomeraci, čítající téměř 500 000 obyvatel, tak i výkupem z jiných oblastí. Vykupovány jsou jak láhve volně ložené, tak slisované do balíků. Doprava je možná jak automobilová, tak železniční.
Vykupovaný materiál by měl mít následující ukazatele jakosti:
PET láhve jako volně ložený materiál: PVC - obecně nepřípustné kovy – do 0 % papír – do 3 % polyolefiny (polyethylen a polypropylen) – do 3 % silikáty – do 0 % látky jiné než PET celkem – do 0 % PET láhve slisované do balíků objemová hmotnost slisovaného balíku – max. 250 kg/m3 (optimálně 150 kg/m3) rozměry balíku max. 1*1*1 m PVC – obecně nepřípustné papír – do 3 % polyolefiny (polyethylen a polypropylen) – do 3 % silikáty – do 0 % látky jiné než PET celkem – do 0 % Výkupní ceny se liší dále podle toho, zda je materiál barevně vytříděn. Nejvyšší ceny jsou za láhve přírodní barvy. Dále následují láhve modré (ber rozlišení odstínů modré) a láhve zelené (bez rozlišení odstínů zelené). Nejnižší cena je za láhve barevné nevytříděné, tzv. barevnou směs. 5.2.3 Použití recyklovaného PET Hlavním použitím PET recyklovaného z lahví je výroba vláken, konkrétně vláken střižových. Jedná se o cca 80 % z celého množství. Tam směřuje i podstatná produkce firmy PETKA CZ a. s.
38
Z celosvětového
hlediska
je
největším
výrobcem
střižových
vláken
z recyklovaných PET lahví Čínská lidová republika. Další významnou aplikací je výroba obalových fólií, tvořící cca 10 %. Na místě třetím jsou vázací pásky a monofily o cca 5 %. Celosvětově je vyvíjeno značné úsilí k tomu, aby se z recyklovaných PET lahví vyráběly opět láhve. Tato cesta je však spojena s řadou obtíží a masově se zatím neprosadila. V loňském roce bylo na firmě PETKA CZ zpracováno 3450 t PET lahví a na firmě BRNOMETAL 1060 t PET lahví. (http://www.petkacz.cz) (informace od Jiřího Rozmana – manažer prodeje firmy PETKA CZ)
39
6 SOUČASNÉ TRENDY V RECYKLACI V EVROPSKÉ UNII 6.1 Recyklace PET metodou B2B (bottle to bottle) Metodou B2B se rozumí úplná recyklace starých lahví na nové v uzavřeném cyklu. Aby byla aplikace této metody na recyklaci PET nejen ekologická, ale i ekonomická, je třeba se zabývat také těmito faktory. 6.1.1 Zajištění zdroje druhotné suroviny Tento zdroj by měl existovat co nejblíže místu veškerého dalšího zpracování (od třídění přes lisování do balíků, posekání na požadovanou frakci, čištění praním za mokra na čisté vločky, regranulaci na pelety až po konečnou B2B recyklaci). Vznik druhotné suroviny je dán zejména velikostí spotřeby nápojů balených v PET, tedy v místech s nejvyšší akumulací spotřebitelů – ve velkých městech. Místo vzniku je určeno tím, kde spotřebitel nakupuje (hlavně obchodní řetězce hypermarketů). To vyžaduje spoluúčast spotřebitele v tom, že PET láhve po spotřebě nápoje přinese zpět do hypermarketu. Tato spoluúčast musí být vyvolána motivací spotřebitele a tou je zálohování nevratné PET láhve (RVM automaty). 6.1.2 Požadovaná čistota druhotné suroviny Je žádoucí, aby surovina byla druhově jednotná (pouze PET bez příměsí dalších druhů obalových plastů). Získávání PET ze směsných plastů manuálním tříděním nebo třídícími opto-elektrickými automatickými zařízeními nemusí zajistit kvalitativně dostatečnou účinnost. A také se tím podstatně zvýší investiční náklady a náklady na pracovní sílu. Dalším požadavkem je minimalizace mechanického znečištění (cizí komponenty, prach). Znečištění by mělo být co nejnižší, také neplastové příměsi (etikety) by měly být co nejvíce minimalizovány. Její vyšší podíl snižuje podíl PET suroviny. Potiskové barvy na etiketách, které byly použity nesmí být v průběhu úpravnického stupně rozpustné. 6.1.3 Vstupní surovina pro B2B Surovina určená k recyklaci metodou B2B musí být roztříděná podle barev, posekaná a zbavená nečistot praním. Takto upravená surovina nazývá clean PET flakes. K jejímu zajištění je třeba běžná linka pro mokrý způsob úpravy.
40
6.1.4 Náklady na přepravu druhotné suroviny a meziproduktu Přepravní vzdálenost do místa úpravy a do vlastní B2B recyklace by měly být co možná nejkratší nejen z ekonomických, ale i ekologických důvodů (např. frekvence dopravy, zatížení dopravní sítě, počet ujetých kilometrů, spotřeba pohonných hmot, vznik emisí, opotřebení dopravních prostředků aj.) 6.1.5 Legislativní předpoklady Důležitým poznatkem je, že druhotná surovina nemůže být obalovým odpadem jako je tomu dosud. Starost o využití druhotné suroviny nemůže být přenášena na obce. Obdobně jako v jiných zemích EU (Německo, Slovensko aj.) by rovněž v ČR mělo být zavedeno zálohování nápojových obalů. 6.1.6 Velikost recyklační jednotky Je třeba uvažovat s kapacitou recyklační jednotky cca kolem 1000 kg/hod a více s využitím třísměnného provozu, s dostatkem zásoby použitelné druhotné suroviny pro kontinuální bezproblémový provoz. To je dáno nejen legislativou, efektivním systémem sběru, efektivním transportem ale i geografickým umístěním závodu co nejblíže největším zdrojům.
6.2 Recyklační linka B2B „Erema RM TE-VSV“ Erema je rakouská firma, která se zabývá produkcí zařízení pro recyklaci plastů. Firma Erema vyvinula speciální technologii pro recyklaci s názvem VacuRema®, kterou lze upravovat nejrůznější PET materiály, jako podrcené PET láhve, rentgenové a obalové fólie, nebo vlákna a to na vysoce kvalitní regranulát. Tato technologie umožňuje realizovat koncepci „bottle to bottle“. Kombinací polyesterového extruderu Erema s krystalizační sušárnou této firmy je možné získat z drti PET lahví regranulát nejvyšší kvality, vhodný i pro potravinářské účely. Výroba potravinářských lahví z recyklátu vyžaduje zvýšení viskozity materiálu se sběru, tj. index viskozity od 0,80 do 0,82. Firma Erema vyřešila tento problém použitím speciálně vyvinutého kontinuálního krystalizátoru, umístěného ihned za vlastní prací proces. V krystalizátoru se materiál předehřeje, suší a překrystalizuje v jediném pochodu. Vločky z lahví pak jdou přes vakuový uzávěr do reaktoru. Při vysokém vakuu, s využitím rotační energie a dostatečně dlouhé prodlevy při vysoké
41
teplotě v kontinuálním pochodu se nejen minimalizuje zbytková vlhkost, ale materiál se účinně zbaví kontaminantů a současně dojde ke zvýšení viskozity. 6.2.1 Postup recyklace PET lahví pomocí procesu VacuRema® 1. Třídění a praní PET Na dodávku lahví v balících, třídění, drcení, praní a sušení se zabývá dceřinná firma. Erema společně s touto firmou dodává kompletní recyklační technologii od znečištěných lahví až po regranulát vhodný k výrobě nových lahví. Nejmenší kompletní jednotka má kapacitu 500 kg/hod, což odpovídá 3000 t/rok.
2. Úprava procesem VacuRema na granulát vhodný pro potravinářské účely Patentovaný recyklační proces pro PET láhve je schopen zpracovávaný PET účinně zbavit všech chemických nečistot. Senzory zabudované v lince měří v průběhu úpravnického procesu průběžně (on-line) aktuální čistotu vyráběného regranulátu, což umožňuje účinnou kontrolu kvality. Vhodnost
PET regranulátu
pro
potravinářské účely byla prokázána ve
Frauenhoferově ústavu ve Freisingu.
3. Zvýšení indexu viskozity procesem VacuRema® Požadavku, aby vyrobený regranulát svým indexem viskozity odpovídal novému zboží je při tomto procesu dosaženo díky technickým novinkám metody: krystalizačnímu sušení, kombinovanému s modifikovanou vakuovou regranulací. Touto kombinací lze dosáhnout zvýšení viskozity bez přísady chemických aditiv a bez nákladných reaktorů. Použití vhodných měřících přístrojů rovněž umožňuje v průběhu procesu úpravy průběžnou kontrolu, resp. monitorování a nastavení hodnoty indexu viskozity vyráběného PET.
4. Granulace s kontinuální krystalizací Zařízení může být vybaveno „in-line“ krystalizací zpracovávaného regranulátu. Při této operaci je využívána tepelná energie, dodávaná v průběhu extruze, na krystalizaci pásma granulátu (patentováno). Takto vyrobený a částečně krystalizovaný regranulát lze přímo použít na obvyklých linkách na výrobu předlisků, nebo jej míchat s novým materiálem.
42
5. Kapacita linek Linka se dodává v osmi různých typech s kapacitou od 120 do 180 kg/hod.
1 2 3 4
-
dopravní pás krystalizační sušička KT transport materiálu meziskladování
5 6 7 8
-
dopravní šnek vakuový uzávěr vakuové šoupě vakuová řezačka/sušička
9 - přívod do extruderu 10 - míchadlo 11 - upravený šnekový extruder 12 - vícestupňová degazace 13 - jemný filtr taveniny
Obr. 2: Schéma linky B2B Erema RM TE-VSV (http://www.petrecycling.cz/b2b.htm)
6.3 První recyklace systémem bottle-to-bottle v ČR V Jílovém u Prahy se rozběhl provoz, který jako první u nás zpracovává PET láhve z odpadu opět na potravinářské obaly. Provoz využívá patentovanou technologii, která spotřebitelskému PET odpadu navrací vlastnosti totožné s panenským materiálem. 6.3.1 Modifikační technologie Základem dnešní technologie byl výzkum zaměřený na zlepšení vlastností olefinických uhlovodíků a recyklaci spotřebitelského PET odpadu. Při výzkumu se došelo k závěru, že na konci výrobního řetězce – přeměny granulí polyesteru na vyfouknuté láhve – jsou ovlivněny tři fyzikálně-mechanické vlastnosti materiálu: průměrná molekulární hmotnost polymerového řetězce (klesne z 55 000 na 33 000), zvýší se index průtoku taveniny a tažnost (klesne z 110-150 % na 3-7 %). Pokud by se tedy materiál měl znovu používat pro potravinářské účely, musely by se všechny tyto tři charakteristiky změnit. Tým vypracoval technologii tzv. „modifikačního procesu“, během kterého jsou molekulární řetězce PETu uvedeny do
43
reakce s tak zvanými modifikátory, což jsou symetrické silikony. Modifikátor reaguje nejdříve s těmi nejaktivnějšími, nejlehčími částmi polymerového řetězce. Symetrické silikony umožňují, aby k reakci došlo na 2,3 nebo 4 aktivních koncích molekuly silikonu. Výsledkem je delší, nebo dokonce rozvětvený molekulární řetězec. Tento postup dosahuje dvojího výsledku. Toxické částice o nízké molekulární hmotnosti jsou připojeny k PET řetězci a dochází k zásadnímu nárůstu průměrné molekulární hmotnosti polymeru. V důsledku toho jsou fyzikálně-mechanické vlastnosti pryskyřice obnoveny. Takto vzniká molekula, která se označuje jako PET-M, tedy modifikovaný PET materiál. Tato značka je chráněná, stejně jako technologie, kterou se vyrábí. 6.3.2 Postup recyklace Vyčištěné flakes z odpadního PET se v prvním kroku mechanicky smísí s modifikátorem tak, aby jím byly pokryty. Pak přijdou do speciálního reaktoru, kde jsou míchány 90 minut za teploty 150oC. Vlivem vysoké teploty se rozběhne modifikační reakce mezi šupinami PET a modifikátorem. Tavenina pak prochází lisem s odplyňováním a čistícími síty, kde se modifikační reakce dokončí. Vysoká teplota a doba zdržení mimo samotnou chemickou reakci zajišťuje hygienizaci produktu → všechny známé bakterie a viry uhynou, takže nemohou znečistit koncový produkt. Z modifikovaného PET se vyrábějí granule, které mají na konci procesu stále ještě teplotu kolem 140oC. Díky vnitřní teplotě u nich dochází k vnitřní krystalizaci, která zabraňuje nadměrné oxidaci materiálu. Pryskyřice PET-M má veškeré fyzikálně-mechanické vlastnosti panenského polyesteru a dokonce několik výhod: materiál je hydrofobní (panenský PET je hydrofilní) a jeho tažnost je 1,5-2x větší než panenský PET. Pryskyřice PET-M se dá používat pro stejný účel jako panenský PET, ale je levnější. Naši technologii testoval institut pro testování a certifikaci, Zlín. Materiál i láhve z něj vyrobené byly certifikovány a schváleny pro použití v potravinářském průmyslu. 6.3.3 Praktické využití Závod v Jílovém nemá sloužit jen jako výrobní jednotka, ale také jako vzorový provoz pro klienty ze střední a východní Evropy. Většina prvků ve výrobní lince je zcela standardních a nevyžadují nějaké speciální podmínky, ani personální zabezpečení.
44
Jednotka je víceméně automatická a vyžaduje jen dodávku vstupního materiálu k recyklaci a výměnu sudu s modifikátorem (jednou za 6-8 hodin), jehož složení je patentem společnosti. Výrobní linka v Jílovém se teprve rozbíhá. V současnosti má společnost PTP, s. r. o., paradoxně největší problémy s dodávkou vstupní suroviny. Po PET lahvích je u nás taková poptávka, že není jednoduché najít stálé dodavatele. Přesto je tato technologie zajímavým krokem, který vytyčuje alternativní cesty recyklaci plastového odpadu. (Odpady – měsíčník hospodářských novin, odborný časopis pro nakládání s odpady a životní prostředí č. 9/2005; vydavatel ECONOMIA, a. s. Praha, ISSN 1210-4922)
45
7. ZÁVĚR Vývoj lidské civilizace je spojen se stále větší produkcí odpadů, které se stávají celosvětovým problémem. Ačkoliv se všeobecně přijímá zásada prevence vzniku odpadů, již vzniklé odpady by se měli využívat nebo recyklovat, přesto je stále největší část odpadového hospodářství zaměřena na odstraňování odpadů.
V mé práci jsem se zaměřila na recyklaci odpadních plastů. Pro všechny známé plasty, které se staly odpadem existují vhodné postupy jejich zhodnocení. Jaký postup lze účelně použít v konkrétním případě závisí na environmentálních, ekonomických a technologických přístupech. Důležitou roli hraje také legislativa. Využití plastů se může provádět třemi způsoby – materiálovou, surovinovou a energetickou recyklací. Materiálová recyklace je nejvhodnější u odpadních plastů jednoho druhu. Tento způsob recyklace je vhodnější pokud prvotní surovina může být recyklátem zcela nahrazena a pokud vynaložené náklady na třídění a výkup náhradu dovolují. Surovinová recyklace umožňuje znovu látkově využít velká množství odpadních plastů. Energetickou recyklaci odpadních plastů lze doporučit hlavně pro odpad získaný ze směsného komunálního odpadu. Plasty dodávají velké množství energie díky vysoké výhřevnosti. Odpadní plasty jsou velice významnou surovinou.
46
8. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 1. Kuraš, M., a kol., Odpady, jejich využití a zneškodňování, český ekologický ústav, Praha, 1994, ISBN 80-85087-32-4 2. Třebichlavský, J., Šavrdová, D., Blohberger, M., Příručka pro nakládání s odpady, NSO – Ing. František Nekvapil, Kutná Hora, 1996 3. Kudelková, K., Jodlevská, J., Šarapatka, B., Odpady, Univerzita Palackého v Olomouci, Olomouc, 1999 4. Filip, J., a kol., Odpadové hospodářství, Ediční středisko MZLU v Brně, Brno, 2004, ISBN 80-71571608-5 5. Božek, F., Urban, R., Zemánek, Z. Recyklace; první vydání, Vyškov 2003, ISBN 80238-9919-8 6. Odpadové fórum – odborný měsíčník, číslo 9/2005; vydavatel CEMC Praha, ISSN 1212-7779 7. Odpady – měsíčník hospodářských novin, odborný časopis pro nakládání s odpady a životní prostředí č.; vydavatel ECONOMIA, a. s. Praha, ISSN 1210-4922 8. Odpadové fórum – odborný měsíčník, číslo 2/2004; vydavatel CEMC Praha, ISSN 1212-7779 9. zákon č. 477/2001 Sb. o obalech a o změně některých zákonů ve znění zákona č. 274/2003, zákona č. 94/2004, zákona č. 237/2004, zákona č. 257/2004 a zákona č. 66/2006 10. http://www.petkacz.cz 11. http://www.petrecycling.cz/b2b.htm 12. http://www.petrecycling.cz 13. http://www.quido.cz/objevy/plasty.htm 14. http://www.ekokom.cz 15. Odpady – měsíčník hospodářských novin, odborný časopis pro nakládání s odpady a životní prostředí č.; vydavatel ECONOMIA, a. s. Praha, ISSN 1210-4922 16. Odpadové fórum – odborný měsíčník, číslo 2/2004; vydavatel CEMC Praha, ISSN 1212-7779
47
