MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2008
ANDREA JONÁŠOVÁ
1
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Současný stav v oblasti druhotného zpracování a využití plastů Bakalářská práce
Vedoucí práce: Ing. Josef Los, Ph.D.
Vypracovala: Andrea Jonášová Brno 2008 2
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: SOUČASNÝ STAV V OBLASTI DRUHOTNÉHO ZPRACOVÁNÍ A VYUŽITÍ PLASTŮ vypracovala samostatně a použila 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 bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně.
dne………………………… Podpis ………………………
3
Poděkování
Chtěla bych tímto poděkovat panu Ing. Josefu Losovi, Ph.D. za odborné vedení, cenné rady a trpělivost při zpracování bakalářské práce.
4
ANOTACE Recyklace plastů je velmi diskutované téma. Plasty jsou vyráběny z ropy a proto je potřeba, aby se tento materiál dále zpracovával a nekončil na skládkách odpadů, neboť v sobě skýtá velmi cenné suroviny, které se dají dále využívat. V úvodní části bakalářské práce je stručně popsaná jejich historie, zástupci plastů, způsoby recyklace a využití. V druhé části jsou popsané způsoby recyklace plastů v České republice a v Brně. Popisují se zde recyklační linky s kapacitou zpracování odpadních plastů větší než 3000 tun za rok. V třetí části práce se uvádí nové metody zpracování plastů. Jedná se především o jiné než materiálové recyklace plastů, které jsou momentálně nejčastěji využívané na našem území. Jsou zde diskutované především bioplasty a recyklovaná motorová nafta, kterou lze získat z odpadních plastů. Klíčová slova: recyklace, plasty
ANNOTATION The plastic recycling is very discussed topic. Plastics are made from oil and that why is needed to treat it to not finish on landfills because this waste offer very valuable base material which can by used again. In opening part of bachelor part is shortly defined their history, types and ways of recycling and usage. In the second part are presented ways of recycling of plastics in Czech Republic and in Brno. There are described recycling units with capacity of 3000 tons per year. In the third part are presented new methods of processing of plastics mostly different than materials usage which are usually used in our country. There are discussed mainly bioplastics and recycled engine fuel oil which we can get from waste plastics. Key words: recycling, plastics
5
1
ÚVOD....................................................................................................................... 8
2
CÍL PRÁCE .............................................................................................................. 9
3
LITERÁRNÍ PŘEHLED ........................................................................................ 10 3.1
Polymery .......................................................................................................... 10
3.1.1
Historie polymerů ..................................................................................... 10
3.1.2
Dělení polymerů ....................................................................................... 11
3.1.2.1 Elastomery............................................................................................. 11 3.1.2.2 Plasty ..................................................................................................... 11 3.2
Recyklace plastů............................................................................................... 15
3.2.1
Úvod do recyklace plastů.......................................................................... 15
3.2.2
Způsoby recyklace .................................................................................... 16
3.2.2.1 Materiálový recykl ................................................................................ 16 3.2.2.2 Surovinové využití ................................................................................ 17 3.2.2.3 Energetický recykl ................................................................................ 17 3.2.3
Recyklace plastu ....................................................................................... 18
3.2.3.1 Fyzikální recyklace ............................................................................... 19 3.2.3.2 Chemická recyklace .............................................................................. 19 3.2.3.3 Energetická recyklace ........................................................................... 20 3.3
Legislativa ........................................................................................................ 24
3.3.1
Zákon o odpadech ..................................................................................... 24
3.3.2
Zákon o obalech........................................................................................ 25
3.3.3
Plán odpadového hospodářství Jihomoravského kraje ............................. 27
3.3.3.1 Účel POH JmK...................................................................................... 28 6
4
SOUČASNÝ STAV ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ..................................................... 29 4.1
Současný stav zpracování plastů v ČR............................................................. 29
4.1.1
SILON, a.s. ............................................................................................... 30
4.1.1.1 Popis linky SIKOPLAST ...................................................................... 30 4.1.2
PTP Plastic Technologies and Products.................................................... 31
4.1.2.1 Systémem bottle-to-bottle (B2B) ......................................................... 31 4.1.2.2 Postup výroby bottle-to-bottle............................................................... 32 4.1.2.3 Využití................................................................................................... 32 4.2
Současný stav zpracování plastů v Brně .......................................................... 33
4.2.1
Separace PET lahví v Brně ....................................................................... 34
4.2.2
PETKA CZ, a.s. ........................................................................................ 36
4.2.3
Spalovna Brno........................................................................................... 36
4.2.3.1 Historie spalovny .................................................................................. 37 4.2.3.2 Popis spalování...................................................................................... 37 4.3
Nové technologie ............................................................................................. 39
4.3.1
Bioplasty ................................................................................................... 39
4.3.1.1 Nevýhody výroby bioplastů .................................................................. 40 4.3.2
Z plastů ropné produkty............................................................................ 40
4.3.2.1 Hawk – 10 ............................................................................................. 41 4.3.2.2 ThermoFuel ........................................................................................... 41 5
ZÁVĚR ................................................................................................................... 43
6
POUŽITÁ LITERATURA ..................................................................................... 45
7
SEZNAM GRAFŮ, OBRÁZKŮ A TABULEK..................................................... 47 7
1 ÚVOD Problematika plastů, jejich sběr, třídění, recyklace a následné využití je stále a stále ve větší míře probíraná věc. Jak správně a co nejefektivněji zpracovat plasty je cílem mnoha firem a institucí. Jak je již známo, tak plasty jsou vyráběny z ropy a ropa je, ať chceme či nechceme, vyčerpatelný přírodní zdroj. Ale co pak? Co až dojde ropa? Dokážeme si vůbec představit život bez plastů? Vždyť plast je už nedílnou součástí našich životů. Obklopuje nás v domácnosti, všude kam se podívám je něco z plastu, v autě, na ulici, dokonce je součástí našich oděvů, našich každodenních potřeb. Ale dokáže si vůbec někdo z nás představit, kdyby o to měl přijít? Permanentně se zvyšující počet obyvatel planety Země představuje rychlé vyčerpávání přírodních zdrojů a rostoucí zatížení životního prostředí emisemi. A právě vyčerpatelnost přírodních zdrojů se stává hrozbou lokálních konfliktů. Proto se touto problematikou zabývá více a více lidí. Plasty se vytřiďují z komunálního odpadu, sbírají se zvlášť, dokonce se zvažuje, jestli se u nás zavede stejný systém jako ve Švédsku a začnou se PET lahve zálohovat, aby se zvýšila efektivnost sběru. Ale plasty mají spoustu využití, ne jen recyklace. Plasty jsou zároveň výbornou výhřevnou látkou. Jejich výhřevnost je velice vysoká. V této práci bych se chtěla zabývat především PET lahvemi. Samozřejmě zde zmíním i využití jiných druhů plastů. Nejdříve bych zde uvedla, co to vůbec plasty jsou, jak se zde vzaly a jak se vyrábí.
8
2 CÍL PRÁCE Cílem bakalářské práce je zhodnotit současný stav zpracování plastů. V práci bude postupně zpracováno několik dílčích úkolů a to: •
obecná rešerše na téma plastů (historie, rozdělení polymerů, nejběžnější zástupci plastů, způsoby recyklace odpadních plastů a platná legislativa)
•
metody zpracování odpadních plastů v České republice a analýza nakládání s odpadními plasty v konkrétní lokalitě (město Brno)
•
popsat nové technologie zpracování plastů používané ve světě a srovnání stávajících a nových technologií zpracování plastů
9
3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Polymery Polymery jsou chemické látky neobvyklé šíře vlastností, obsahující ve svých molekulách většinou atomy uhlíku, vodíku a kyslíku, často dusíku, chloru i jiných prvků. Polymery jsou ve formě výrobku prakticky v tuhém stavu, ale v určitém stádiu zpracování ve stavu v podstatě kapalném, dovolujícím, většinou za zvýšené teploty a tlaku, udělit budoucímu výrobku různé tvary, podle potřeb využití.
3.1.1 Historie polymerů Historie plastů začala již před polovinou devatenáctého století. První umělá hmota vznikla jako výsledek pokusů profesora Alexandera Parkese už v roce 1850 tvrdá, pružná a průsvitná hmota byla pojmenována parkesin. Téměř o dvacet let později tuto novinku zdokonalil Američan John Wesley Hyatt. Vyšel z podobných postupů jako jeho předchůdci a vymyslel první plastickou hmotu, které se začalo říkat celuloid. Tuto hmotu bylo možno odlévat do formy, barvit ji nejrůznějšími barevnými odstíny a při opětovném zahřátí ji bylo možno znovu tvarovat. Takovýto typ umělé hmoty nazýváme termoplast. Celuloid umožnil hromadnou výrobu hřebenů, misek, obrouček k brýlím a dalších předmětů. Teprve počátkem dvacátého století se objevují nové látky pouze z chemicky připravených produktů (do té doby se umělé hmoty připravovaly uměle, avšak z přírodních organických materiálů). První z těchto skutečně umělých hmot byl bakelit. Zasadil se o to v roce 1907 nizozemský chemik Leo Henrik Baekeland. Baekelitova pryskyřice neboli bakelit si díky svému neměnnému tvaru stala prvním duroplastem. Ale teprve až v roce 1920 prokázal Hermann Staudinger pomocí rent genové techniky, že v bakelitu dochází ke spojování jednotlivých molekul v mnohem delší molekulární struktury – polymery. Právě Staudingerova práce byla počátkem polymerů. Mezi první výrobky polymerační mánie bylo v roce 1930 akrylové sklo neboli plexisklo. V roce 1938 polyvinylchlorid (PVC) a polytetrafluoretylen (teflon). V roce 1940 přišel na trh nylon jako náhrada drahého hedvábí. Trh umělých hmot se stále rozšiřoval. V roce 1956 začala výroba polyetylenu (PE) a polypropylenu (PP). Právě tyto materiály patří v současné době k nejrozšířenějším na světě.
10
Začínající 21. století můžeme, podle mnohých odborníku zabývajících se zákonitostmi vědeckotechnického a průmyslového pokroku, nazvat století plastu.
3.1.2 Dělení polymerů Polymery dělíme na eleastomery a plasty (viz obr.1).
Obr. 1
Základní klasifikace polymerů z hlediska jejich chování za běžné a zvýšené
teploty 3.1.2.1 Elastomery Je vysoce elastický polymer, který můžeme za běžných podmínek malou silou značně deformovat bez porušení, přičemž deformace je převážně vratná. Mezi eleastomery patří v největší míře kaučuky, z nichž se vyrábí pryž neboli guma. 3.1.2.2 Plasty Velmi početná skupina polymerů. Za běžných podmínek jsou tvrdé, často i křehké. Při zvýšené teplotě se stávají plastickými a tvarovatelnými. Odtud se vzal název plast. Plasty jsou navrhovány s velkou variabilitou ve vlastnostech jako tepelná tolerance, tvrdost, odolnost a mnoho jiných. V kombinaci s touto adaptabilitou, obecná jednotnost složení a nízká hmotnost plastů umožňuje jejich použití v téměř všech průmyslových odvětvích. Plasty dělíme na dvě skupiny a to na termoplasty a reaktoplasty. Tyto skupiny v sobě skýtají velké množství typů plastů. Pokud bychom se ale podívali na nejčastější výskyt plastů v komunálním odpadu, tak zjistíme, že je z hlediska materiálového složení v komunálním odpadu pět základních druhů polymerů (viz tab.1). (Ducháček, 2006)
11
Tab. 1 Zastoupení
jednotlivých druhů polymerů v komunálním odpadu v %
Polyethylen
Polystyren
59
12
Polyvinylchlorid polypropylen 9
6
PET
ostatní
6
8
(Božek aj., 2003) Termoplasty Jsou to plastické, deformovatelné materiály, které si tyto vlastnosti uchovávají i po zahřátí a opětovném ochlazení. Mezi termoplasty patří obrovské spektrum druhů plastů. Z toho důvodu bych se zmínila pouze o termoplastech, které se vyskytují v komunálním odpadu nejčastěji. Polyethylen (PE) Polyethylen je v současnosti nejpoužívanějším polymerem na světě. Vyrábí se polymerací ethenu. Existují dva základní typy polyethylenu a to polyethylen o vysoké hustotě (HDPE) a polyethylen o nízké hustotě (LDPE). Polyethylen je za normálních podmínek bílý a v tenčí vrstvě průhledný. Je nejrozšířenějším obalovým materiálem. K tepelnému odbourání PE dochází při teplotách kolem 290 °C, za přítomnosti kyslíku se degradace zvětšuje. Rozvětvený PE se používá ke vstřikování – může být vrácen až 12x zpět do technologie. PE patří mezi nejvhodnější polymery pro opakované zpracování. Degradace se projevuje mírným poklesem pevnosti (několik %) a vysokým poklesem tažnosti (ze 400 % na 100 %). Použití nachází jak pro technické výrobky jako např. folie, trubky, pláště kabelů, kanystry, tak pro spotřební zboží (výrobky pro domácnost, hračky). Polypropylen (PP) Zpracovává se podobně jako polyethylen, tj. vstřikováním a vyfukováním na menší a duté předměty, vytlačováním na trubky, desky, profily, výtlačným vyfukováním na fólie. Desky a bloky lze lisovat z granulí. Použití polypropylenu je podobné jako u PE, ale díky lepším mechanickým vlastnostem se používá na součásti strojů a přístrojů, v automobilovém a spotřebním průmyslu. Polypropylen je velmi dobře svařitelný. Výrobky vyrobené z polypropylenu odolávají vodě, anorganickým kyselinám, zásadám a solím. Má velmi malou nasákavost. Za normální teploty se 12
nerozpouští v organických rozpouštědlech. Lze jej použít i při vyšších teplotách, často i při teplotě 100 °C . Má výbornou odolnost proti sterilizačním teplotám, proto se využívá na zdravotnické techniky, zejména na dílce injekčních stříkaček. Polvinylchlorid (PVC) Patří do supiny vinylové polymery. Je to nejvýznamnější představitel skupiny vinylových polymerů a společně s polyethylenem a polypropylenem nejmasověji vyráběným syntetickým plastem. Příčinou jeho mimořádného rozšíření jsou poměrně levné způsoby výroby vinylchloridu a významné vlastnosti jeho polymeru - snadná zpracovatelnost prakticky všemi základními postupy (válcování, vytlačováním, vstřikováním, vyfukováním, vakuovým tvarováním atd.), schopnost želatinace s různými změkčovadly, značná chemická odolnost, dobrá tepelná odolnost. Používá se jednak v neměkčené formě a jednak s obsahem změkčovadel jako tzv. měkčený PVC. Neměkčený, tvrdý polvinylchlorid je znám pod zobecnělým obchodním označením novodur. Má velmi dobré mechanické vlastnosti jako: vynikající chemickou odolnost, nízkou permeabilitu pro plyny a páry, velmi dobré elektroizolační vlastnosti. Měkčený polvinylchlorid je znám pod názvem novoplast. Používá se převážně na folie, profily a opláštění elektrických vodičů. Polystyren (PS) Patří do skupiny styrenové a akrylové polymery. Je jedním z nejstarších syntetických polymerů. Je to tvrdý, křehký, vodojasný polymer vysokého lesku s vynikajícími elektroizolačními vlastnostmi. Viditelné světlo propouští z 90 %. Teplotní hranice jeho použitelnosti je 75 °C. Bod varu je 150 °C . Vyrábí se polymerací styrénu. K přednostem polystyrenu patří snadné zpracování, dobré elektroinstalační vlastnosti a nízká navlhavost. Polystyrén odolává většině rostlinných a minerálních 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. Široké použití má především pěnový polystyren, zvláště ve stavebnictví jako tepelná a zvuková izolace a v obalové technice jako ochrana přístrojů proti nárazu.
13
Polyethylentereftalát (PETP) Je to termoplast, který patří do skupiny polyesterů a polyetherů. Uplatnil se především při výrobě vláken, lahví a dalších obalů a fólií. Je značně citlivý na tepelně oxidační i hydrolytickou degradaci - depolymeraci. V tuhé fázi je rychlost degradace malá, ale nad bodem tání probíhá hydrolytická degradace téměř okamžitě (tavenina nesmí přijít do styku s vodou – vakuum). Polyethylentereftalát patří mezi nejlépe recyklovatelné plasty. Způsob zpracování Nejprve se musí materiál roztřídit podle barev. Nejčastěji se třídí na čiré a barevné PET lahve. Barevné se dále třídí na modré a zelené PET lahve. Někdy se nechá barevné dohromady, vše záleží na poptávce a nárocích na druhotnou surovinu. Dále přejdou lahve do drtiče, kde se rozdrtí zhruba na 2cm kousky neboli vločky. Tyto vločky se pak vypírají ve vodní lázni. Zde se také sbírají z hladiny lehčí frakce, jako víčka a obaly. Vyprané vločky dále putují do speciální linky, kde jsou za tepla natahovány do dlouhých vláken. Tyto vlákna lze pak využít jako výplň do spacáků a bund nebo z nich lze upříst tkanina – fleece. Jen pro představu, na jednu fleecovou bundu je potřeba 25 PET lahví. Reaktoplasty Reaktoplasty, též zvané termosety, procházejí při zpracovatelském procesu chemickou reakcí a účinkem tepla, záření nebo síťovacích činidel vytvářejí husté, prostorově zesíťované struktury, v nichž jsou původní molekuly vzájemně pospojovány kovalentními vazbami. Tento proces se nazývá vytvrzování. Reaktoplast je ve vytvrzeném stavu netavitelný a nerozpustný. Recyklace reaktoplastů je proto obtížnější než u termoplastů a vyžaduje jiné postupy. Jedná se o plasty u kterých je změna nevratná. Jedná se například o novolaky, animoplasty, epoxidové pryskyřice, polyesterové pryskyřice a silikonové pryskyřice. (Ducháček, 2006)
14
3.2 Recyklace plastů 3.2.1 Úvod do recyklace plastů Velkou nevýhodou ze strany plastů pro odpadové hospodářství je jeho nadměrná odolnost vůči okolním vlivům (i několik desítek let podle druhu plasu). Vysoká odolnost proti přirozenému rozkladu má za následek hromadění odpadů na skládkách, které jsou v naší zemi zatím nejpoužívanějším způsobem nakládání s odpadem. Prostředkem k minimalizace toku plastového odpadu je jeho druhotné využití. A to převážně jeho recyklací nebo termickým zpracováním či jinou metodou. K lepšímu zpracování plastů slouží především tříděný sběr, dotřídění na separačních linkách, kde se dotřiďují jednotlivé druhy plastů podle složení. V současné době nám technologie umožňují znovu využít všechny druhy plastů, samozřejmě s výjimkou plastů, které obsahují nebezpečné látky jako například PVC. Ale zájem odběratelů nemusí být o všechny. Je vždy potřeba uvědomit si, jakou surovinu zpracovávat a také kde linku umístit. Ne vždy to může být ekonomicky výhodné, například umístěním zpracovatelské linky daleko od místa vzniku odpadů. Potom by se ekonomicky nevyplatilo odpad dovážet. Produkci plastového odpadu lze klasifikovat do tří základních kategorií. •
Odpad průmyslový
•
Odpad technologický
•
Odpad amortizační Průmyslový plastový odpad pochází z vnitropodnikové činnosti. Odpad není
znečištěn používáním výrobku. Jde například o plast zatuhlý ve vstřikovacích soustavách, zmetky, odřezky a jiné. Tato produkce bývá znovu začleněna do výrobního procesu, kde se připojuje k novému materiálu. Tyto druhotné materiály jsou nejčistší a cyklus recyklace je v tomto případě nejkratší. Technologický plastový odpad vzniká při technologickém zpracování. Patří sem zmetky, odřezky, přetoky, obrusy a jiné. Může být bez čištění znovu začleněn do výroby jako je tomu u průmyslového odpadu. Amortizační plastový odpad vzniká po ukončení životnosti jednotlivých produktů. V případě průmyslového a technologického odpadu nenastává tak závažný problém. Tyto odpady se zpětně vrací do výrobního procesu a přidávají se k původní
15
surovině. Naopak u amortizačního odpadu je situace podstatně složitější. Hlavním problémem u amortizačního odpadu je jeho obvyklé silné znečištění.
3.2.2 Způsoby recyklace Recyklaci polymerního odpadu lze realizovat třemi způsoby. Jedná se o materiálovou recyklaci, surovinovou recyklaci a energetickou recyklaci. (Produkce a využití polymerního odpadu viz tab.2). Tab. 2 Produkce a
využití polymerního odpadu v Evropě v roce 1995 (Božek aj., 2003)
Polymerní
Materiálový
Surovinový
Energetické
Celkové
odpad celkem
recykl
recykl
využití
využití
(10 tun)
(%)
(%)
(%)
(%)
16,23
6,9
0,6
15,9
22,8
6
3.2.2.1 Materiálový recykl Jedná se o transformaci odpadu na nový výrobek, aniž by došlo ke změně jeho chemické struktury. Je mnoho forem provedení recyklace. Nejběžnější je úprava a zpracování na druhově jednotný recyklát. Materiálová recyklace zahrnuje zdrobnění, čištění a sušení starého materiálu s následující regranulaci. Recyklát nachází uplatnění ve výrobě vláken, ale rovněž je možné jej použít k výrobě nádob pro nepotravinářské účely, protože dosažená čistota a hodnoty viskozity nejsou dostatečně vysoké. V pokonzumním PET materiálu jsou problematické právě obsažené nečistoty. Nevýhody materiálového recyklu Velkým problémem je obvykle nedefinovaná barevnost odpadu a také změna hodnot některých fyzikálně-chemických parametrů, jež ve srovnání s primární surovinou doznávají negativních změn. Z hygienických důvodů bývá využití druhově jednotného recyklátu omezeno výhradně na nepotravinářské účely. Pouze s využitím koextruze lze docílit i aplikace na potravinářské účely, ale i tak může výrobek tvořit pouze vnější obal. Vnitřní obal musí být vždy zhotoven z nové hmoty.
16
3.2.2.2 Surovinové využití Jedná se o proces hlubokého rozkladu vysokomolekulárních látek na látky nízkomolekulární a následné dělení a čištění finálních sloučenin rozkladu. Nízkomolekulární sloučeniny lze zpětně využít k syntéze polymerů, respektive jiných výrobků chemického průmyslu. Používají se především redukční, pyrolytické a oxidační metody. Nejfrekventovanější je ovšem 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 respektive suroviny chemického průmyslu. Surovinová recyklace je zajímavá především svým čistícím účinkem. Odstranění kontaminantů je výrazně usnadněno, protože viskozita se podstatně sníží. Produkty depolymerizace odpovídají svou kvalitou novému materiálu, takže jejich použití pro výrobu obalů v potravinářské oblasti (při pečlivé kontrole kvality) je možné. Nevýhody surovinového využití Problematická je však hospodárnost těchto metod. Systémové náklady na surovinový recykl dosahují přibližně poloviční hodnotu ve srovnání s materiálovou recyklací v podobě druhově jednotného recyklátu. Odhadují se cca na 10 Kč.kg-1 odpadu. Největší nákladovou položkou není v tomto případě samotný zpracovatelský proces, ale shromažďování, třídění a úprava odpadů. Protože tato metoda nepřijímá absolutně netříděný vstupní materiál. 3.2.2.3 Energetický recykl Neboli využívání energetického potenciálu odpadů spalováním. Využívá se ho převážně pro odpad získaný ze směsného komunálního odpadu, ve kterém jsou plasty zastoupeny pouze v množství kolem 10 %, ale při spalování dodávají až 50 % energie díky své vysoké výhřevnosti. Odhaduje se, že jen v Evropě, by využití energie získané spálením odpadních plastů znamenalo úsporu 1,4.107 tun ropy. Je evidentní, že energetický recykl je pro většinu směsných polymerních odpadů lukrativní ve srovnání s ostatními způsoby využití. Jedná se především o vysokou výhřevnost plastů, která činí u některých druhů téměř 4,5.107 J.kg-1.
17
Z toho vyplývá, že lze energetický recykl považovat za výhodnou a správnou volbu vzhledem k překvapujícímu podílu jednotlivých způsobů využití ropy, jak udává graf 1.
Graf 1 Podíl
způsobů využití ropy (Filip aj., 2006)
Z tohoto grafu je patrné, že největší podíl ropy je spotřebován právě na topení a činí 57 %. Zatímco na výrobu plastů je potřeba jen 4 % ropy. Přitom materiálová recyklace je nákladnější než spalování a produkty získané z granulátů mají ve srovnání se stejnými výrobky vyrobenými z primární suroviny většinou horší vlastnosti.
3.2.3 Recyklace plastu Zahrnuje proces, kdy je plast sbírán, tříděn a upravován na materiál, z kterého vzniká výrobek vracející se k dalšímu využívání. Recyklaci lze rozdělit podle stupně recyklace a podle použité technologie. Stupeň recyklace: •
Primární recyklace – tedy proces, při kterém získáme z plastového odpadu materiál či výrobek podobných vlastností
•
Sekundární recyklace – je proces, při kterém z plastového odpadu získáme materiál či výrobek odlišných vlastností
Technologie recyklace: •
Fyzikální recyklace 18
•
Chemická recyklace
•
Energetická recyklace
3.2.3.1 Fyzikální recyklace Fyzikální recyklace nebo též materiálová recyklace je proces, kdy se využívá fyzikální síly k dosažení recyklace. Materiálová recyklace zahrnuje postupy spočívající v mletí upotřebených výrobků za vzniku drtě. Pokud se jedná o kontaminovaný odpad, je nezbytné zařadit do procesu i mytí popřípadě plavení drtě. Poté následuje sušení a případná regranulace. Drtě a regranuláty se používají podle svého složení a znečištění na výrobu méně náročných výrobků, v lepším případě lze získaný recyklát přidávat k panenskému plastu a opětovně zpracovávat na kvalitní výrobek. (Božek aj., 2003) 3.2.3.2 Chemická recyklace Jedná se o chemický či tepelný rozklad plastového odpadu na jednoduché složky, z nichž se chemicky vyrobí novy materiál či výrobek. Mezi postupy chemické a tepelné recyklace patří depolymerace. Depolymerace Jedná se o štěpení polymerů na monomery působením tepla nebo tepla a kondenzátorů, bez přístupu kyslíku. depolymerace
pomocí
hydrolýzy,
Existují tři techniky depolymerace. A to methanolýzy
a
glykolýzy.
Nejčastěji
se
depolymerizace používá s použitím hydrolýzy. Výtěžnost monomeru z polymeru je závislá na druhu polymeru, jak ukazuje tabulka 3. Tab. 3 Výtěžnost
monomeru z polymeru
Polymer
Výtěžek monomeru (%)
Polytetrafluorethylen PTFE
97-100
Polystyren PS
42
Polyisobutylen PIB
32
Polypropylen PP
0,2-2
19
Polyethylen PE
Méně než 1
Hydrolýza - Jde o rozklad polymerů ve vodném prostředí za vyšších teplot a tlaků. Hydrolýza se používá především pro skupiny plastů připravených polykondenzačními a polyamidačními reakcemi. Jako polyamidy, polyuretany, polykarbonáty, polyestery a močovinové pryskyřice. Depolymerace pomocí hydrolýzy poskytuje kyselinu tereftalovou (TPA) a ethylénglykol (EG). Pro tyto výsledné produkty trh existuje, avšak proces vyžaduje téměř absolutní čistotu zpracované suroviny a většinou je nehospodárný. Kromě toho se v průběhu depolymerace tvoří vedle kyseliny tereftalové a ethylenglykolu velká množství soli. Tu je třeba odstraňovat při vynaložení dalších nákladů. Methanolýza - Methanolýza je velmi podobná hydrolýze, jen je na místo vodního prostředí použito methanu. Methanolýza poskytuje produkty, které se mohou potencionálně uplatnit na trhu. Jedná se o dimethyltereftalát (DMT) a ethylénglykol (EG). Je technicky vyspělejší než hydrolýza, a proto vyžaduje methanolýza vyšší investice a provozní náklady. Glykolýza - Glykolýza vede k tvorbě Bis-(2-hydroxyethyl) tereftalátu (BHET) nebo polyesteru polyolů (APP). Polyestery polyolů, vznikající během glykolýzy jsou především používány pro výrobu pěnových izolačních materiálů (pevný pěnový PUR a PIR) ale mohou být výchozí surovinou k výrobě ohebných pěn, lepidel, povlaků nebo litých plastů, pro které rovněž existuje tržní využití. Vzhledem k nízkým technickým nárokům procesu a relativně vysokému energetickému obsahu výsledných produktů, které následně vyžadují méně energie k jejich výrobě, je glykolýza ekonomicky vhodnější, než druhé dva procesy. Glykolýza je proto nejlepším řešením depolymerace PET a to jak z ekonomického, tak i technického a ekologického hlediska. (www.waste.cz) 3.2.3.3 Energetická recyklace Jsou to metody založené na využití vysokého spalného tepla plastů. Tyto metody energetického využité jsou výhodné nejen z hlediska využití energie, ale také redukují objem zpracovávaného plastu až o 95 % a váhu až o 75 %. Jedná se o surovinovou recyklaci, kdy principem surovinové recyklace je termicky destrukční proces 20
rozkládající polymerní složky vstupní suroviny na směs plynných a kapalných uhlovodíků. Výstupní produkty surovinové recyklace jsou tedy energeticky využitelný plyn a směs kapalných uhlovodíků využitelných jako topné oleje, nebo jako petrochemická surovina. U některých metod je odpad z energetického zpracování hygienicky nezávadný díky vysokým teplotám zpracování. Spalování Využívá se především při likvidaci plastu obsaženého v komunálním odpadu, jehož zastoupení v něm činí 6-8 %. Při spalování plastů se uvolňuje energie štěpením chemických vazeb makromolekul plastu. Specifické spalné teplo plastů ve srovnání s uhlím či dřevem u některých druhů až dvojnásobné, jak ukazuje tabulka 4. Tab. 4 Specifické spalné teplo
plastů a srovnávacích materiálů
Materiál
Specifické spalné teplo [MJ.kg-1]
Polyethylen
46-49
Polypropylen
44-47
Polystyren
40-45
Akrylát (koberce, podlahoviny,..)
24-28
Polyvinylchlorid
21
Polyethylentereftalát
23
Černé uhlí
24
Hnědé uhlí
13
Dřevo
11,5-21
Spalování je složeno z více procesů, které probíhají buď postupně či současně. Spalovací proces zahrnuje pět stupňů: •
Sušení
•
Zplyňování
•
Zapálení 21
•
Odhořívání
•
Vyhoření
Procesy se mezi sebou liší působícími teplotami, množstvím přiváděného vzduchu a doby působení procesu. Nevýhody spalování plastů Při spalování plastů vznikají více či méně škodlivé spaliny podle druhu plastu. Při tepelném rozkladu plastů s obsahem chloru vznikají karcinogenní chlorované aromatické sloučeniny, které jsou nebezpečné jak pro životní prostředí, tak i pro člověka. Tepelnou reakcí způsobují uvolněné chlorovodíky korozi zařízení. Díky těmto problémům se zvyšují provozní a investiční náklady na spalovací zařízení a čištění spalin. (www.sako.cz) Pyrolýza Alternativou spalovacích zařízení je v současné době pyrolýza, která je považována za velmi perspektivní technologii pro likvidaci odpadů. Podstatou pyrolýzy je rozštěpení makromolekulárních látek na malé molekuly, tak aby se zachovala vazba mezi uhlíkem a vodíkem. Pyrolýzou je míněn termický rozklad organických materiálů za nepřístupu médií obsahujících kyslík. Podstatou pyrolýzy je ohřev materiálu nad mez termické stability přítomných organických sloučenin, což vede k jejich štěpení až na stálé nízkomolekulární produkty a tuhý zbytek. Z technologického hlediska lze pyrolýzní procesy dále rozdělit dle dosahované teploty na: 1. nízkoteplotní (teploty pod 500 °C) 2. středně teplotní (500 – 800 °C) 3. vysokoteplotní (teploty nad 800 °C) Pyrolýza odpadních plastů se provádí za nepřítomnosti kyslíku v teplotním rozmezí 400 – 900 °C. Výsledné produkty pyrolýzního procesu jsou vodík, methan, plynový a těžký olej. Pyrolýza je z hlediska využití plastů víceúčelová, protože při tomto procesu se získává nejen tepelná energie, ale je i zdrojem nových surovin. Zařízení pro pyrolýzu se skládá z těchto částí: •
Úprava odpadu
•
Konverze 22
•
Zpracování zbytkových látek
•
Spálení za vysokých teplot
•
Čištění spalin
•
Výroba energie
V uvedené zařízení lze zpracovat kromě tuhého odpadu i kal z čističek. V části pro úpravu odpadu se odpad rozmělní na menší částice. Takto rozdrcený odpad se dopravuje do zhutňovacího zařízení. Pokud se do odpadu přidává kal z čističek, tak ještě před procesem zhutnění. Ve fázi konverze se smíchaný a rozdrcený odpad zahřeje v atmosféře chudé na kyslík z teploty okolí na teplotu 450 °C, takže vzniká procesní plyn a suchý zbytek. Vniklý procesní plyn se vede přímo do spalovací komory. Pevné zbytky se odvedou a roztřídí se na jemnou a hrubou frakci. Hrubá frakce se dále třídí v následujících krocích na jednotlivé využitelné složky (kovy železné i neželezné, sklo, keramika…atp..). Jemná frakce obsahuje více než 99 % uhlíku. Podíl jemné frakce o zrnění větším než 1mm se dále ještě rozdrtí. Takto upravená jemná frakce se pneumaticky dopravuje do spalovací komory, kde se společně s procesním plynem spaluje při teplotě asi 1300 °C. Jak je známo ze spalování rizikových odpadů, slouží teplota a časová prodleva k rozložení organických látek. Dobře voleným rozdělením teplot a řádným promícháním spalovacího vzduchu a paliva se dosáhne kromě malého obsahu NOX i dobrého vyhoření s podílem nespálených zbytků, kterých je menší než 0,2 % hmotnostních. Tepelná energie obsažená ve spalinách se využívá v rekuperačním kotli pro výrobu páry, která se používá pro výrobu elektrické energie nebo jako dálkové topení. (Božek aj., 2003) Zplyňování Podstatou tohoto procesu je převedení pevného odpadu na plynné palivo, které pak umožňuje účinněji využít obsaženou energii. Změna skupenství je dosažena tepelným štěpením a nedokonalým spalováním. Pokud probíhá reakce za přístupu vzduchu, jde o oxidační reakci, převažuje ve vzniklém plynu oxid uhelnatý. Vzniklé emise jsou pak závislé na použité metodě zplyňování a použité technice. Plynné palivo se lépe přepravuje než pevný odpad. Při zplyňování dochází k menší produkci plynných produktů než u spalování, což má za následek čištění menšího množství spalin a tím i nižší investiční provozní náklady.
23
3.3 Legislativa 3.3.1 Zákon o odpadech Zákon č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů. Tento zákon stanoví: a) pravidla pro předcházení vzniku odpadů a pro nakládání s nimi při dodržování ochrany životního prostředí, ochrany zdraví člověka a trvale udržitelného zdroje b) práva a povinnosti osob v odpadovém hospodářství c) působnost orgánů veřejné správy Všeobecné povinnosti: Předcházení vzniku odpadů, minimalizace vzniku odpadů, materiálové využití má přednost před energetickým využitím a to má přednost před spalováním. Až poslední možnost je skládkování. Jak názorně ukazuje obrázek 2.
Obr. 2 Hierarchické nakládání
s odpady
Základní pojmy: •
Odpad – Odpad je každá movitá věc, které se osoba zbavuje nebo má úmysl nebo povinnost se jí zbavit a přísluší do některé ze skupin odpadů uvedených v příloze č. 1 k tomuto zákonu.
•
Komunální odpad - veškerý odpad vznikající na území obce při činnosti fyzických osob a který je uveden jako komunální odpad v prováděcím právním 24
předpisu, s výjimkou odpadů vznikajících u právnických osob nebo fyzických osob oprávněných k podnikání. •
nakládáním s odpady - jejich shromažďování, soustřeďování, sběr, výkup, třídění, přeprava a doprava, skladování, úprava, využívání a odstraňování
•
Materiálové využití odpadů – náhrada prvotních surovin látkami získanými z odpadů, které lze považovat za druhotné suroviny, nebo využití látkových vlastností odpadů k původnímu účelu nebo k jiným účelům, s výjimkou bezprostředního získání energie.
•
Energetické využití odpadů – použití odpadů hlavně způsobem obdobným jako paliva za účelem získání jejich energetického obsahu nebo jiným způsobem k výrobě energie.
•
Skládka odpadů – technické zařízení určené k odstraňování odpadů jejich trvalým a řízeným uložením na zemi nebo do země.
•
Sběr odpadů – soustřeďování odpadů právnickou osobou nebo fyzickou osobou oprávněnou k podnikání od jiných subjektů za účelem jejich předání k dalšímu využití nebo odstranění.
Katalog odpadů Najdeme ho jako přílohu č. 1 k vyhlášce č. 381/2001 Sb., kterou se stanoví Katalog odpadů a Seznam nebezpečných odpadů a seznamy odpadů a států pro účely vývozu, dovozu a tranzitu odpadů a postup při udělování souhlasu k vývozu, dovozu a tranzitu odpadů. Tato vyhláška nabyla účinnosti od 1. ledna 2002. Každý odpad je označen šestimístným kódem. První dvojčíslí značí skupinu odpadů, druhé dvojčíslí podskupinu a třetí dvojčíslí značí druh odpadů. Dále se v katalogu odlišuje nebezpečný odpad od ostatního odpadu. Na to se používá označení ,,*“ pro nebezpečný odpad. Pro účely evidence se používá označení ,,N“. Ostatní odpad pak bývá značen písmenem ,,O“.
3.3.2 Zákon o obalech Zákon č. 477/2001 Sb. o obalech a o změně některých zákonů. a) Účelem tohoto zákona je chránit prostředí předcházením vzniku odpadů, a to zejména snižováním hmotnosti, objemu a škodlivosti obalů a chemických látek v těchto obalech obsažených v souladu s právem evropských společenství. 25
b) Tento zákon se vztahuje na nakládání se všemi obaly, které jsou v České republice uváděny na trh nebo do oběhu, s výjimkou kontejnerů užívaných v silniční, železniční nebo letecké dopravě nebo při námořní nebo vnitrozemské vodní plavbě podle mezinárodních smluv, jimiž je Česká republika vázána a které byly vyhlášeny ve Sbírce mezinárodních smluv nebo ve Sbírce zákonů. Základní pojmy: •
Obal – výrobek zhotovený z materiálu jakékoliv povahy a určený k pojmutí, ochraně, manipulaci, dodávce, popřípadě prezentaci výrobku nebo výrobků určených spotřebiteli nebo jinému konečnému uživateli. Slouží buď jako:
•
Prodejní obal
Skupinový obal
Přepravní obal
Zpětný odběr – odebírání zpětných obalů od spotřebitelů na území České republiky za účelem opakovaného použití obalů nebo za účelem využití nebo odstranění odpadu z obalů
•
Průmyslový obal – je určený výhradně k balení výrobku určeného výhradně pro jiného konečného uživatele
•
Obalový prostředek – výrobek, z něhož je obal prodejní, obal skupinový nebo obal přepravní přímo vyroben nebo který je součástí obalu sestvávajícího se z více částí
Autorizovaná společnost Jedná se o akciovou společnost založenou právnickou osobou, které bylo vydáno rozhodnutí o autorizaci, tedy oprávnění zajišťovat sdružené plnění povinnosti zpětného odběru a využití odpadu z obalů. Na území České republiky funguje autorizovaná společnost EKOKOM, a.s.. EKOKOM, a.s. Systém EKO-KOM zajišťuje sdružené plnění povinností zpětného odběru a využití odpadů z obalů prostřednictvím systémů tříděného sběru v obcích a prostřednictvím činnosti osob oprávněných nakládat s odpadem. To znamená, že společnost EKO-KOM, a.s. fyzicky nenakládá s obalovým odpadem, ale podílí se zejména na financování nákladů spojených se sběrem, svozem, tříděním a využitím 26
obalového odpadu. Na jedné straně uzavírá společnost EKO-KOM,a.s. Smlouvy o sdruženém plnění s osobami, které uvádějí obaly na trh či do oběhu. Na straně druhé uzavírá „Smlouvy o zajištění zpětného odběru a recyklaci odpadu z obalů“ s obcemi a osobami oprávněnými nakládat s odpadem (viz obr.3). Tyto subjekty mají poté povinnost vést evidenci o množství zpětně odebraného a využitého odpadu z obalů, na základě které společnost EKO-KOM, a.s. přispívá finančními prostředky na systém sběru, třídění a využití obalového odpadu.
Obr. 3 Schéma
systému EKO-KOM, a.s. (www.ekokom.cz)
3.3.3 Plán odpadového hospodářství Jihomoravského kraje Kraj v samostatné působnosti zpracovává plán odpadového hospodářství kraje pro jím spravované území a jeho změny. Plán odpadového hospodářství kraje musí být v souladu se závaznou částí řešení plánu odpadového hospodářství České republiky a jejími změnami. Obsahuje závaznou část a směrnou část řešení. Závazná část řešení plánu odpadového hospodářství kraje stanoví zejména: •
opatření k předcházení
vzniku odpadů, omezování jejich množství a
nebezpečných vlastností •
zásady pro nakládání s komunálním odpadem
•
zásady pro nakládání s nebezpečným odpadem
•
podíl recyklovaných odpadů 27
•
podíl odpadů ukládaných na skladku
POH Jihomoravského kraje je zpracován na období 10 let, tj. na období 2004 až 2013, a může být změněn při každé zásadní změně podmínek, na jejichž základě byl zpracován. 3.3.3.1 Účel POH JmK Účelem POH Jihomoravského kraje je vytvoření podmínek pro předcházení vzniku odpadů a nakládání s nimi v souladu se zákonem o odpadech. POH JmK obsahuje vyhodnocení stavu odpadového hospodářství, včetně bilance vztahů mezi produkcí odpadů a nakládání s odpady, stanovení cílů a postupů pro předcházení vzniku odpadů, omezování jejich množství a nebezpečných vlastností a dále pro jejich využívání a odstraňování. Dále obsahuje podmínky pro splnění stanovených cílů a postupů a pro průběžnou kontrolu a změny POH Jihomoravského kraje. Jeho cílem je navrhnout takový integrovaný systém nakládání s odpady, který zefektivní současný systém a upřednostní materiálové a energetické využívání odpadů před jejich odstraněním. Nakládání s vybranými výrobky Vybranými výrobky rozumíme především ty odpady, na které se vztahuje nebo se bude vztahovat povinnost zpětného odběru. A dále ty odpady, jejichž produkce a nakládání je z hlediska Jihomoravského kraje významná. Odpady obalů - Obaly tvoří nejvýznamnější složku směsného komunálního odpadu. Obalové odpady lze rozdělit na dvě základní skupiny. První skupinou jsou spotřebitelské obaly – odpadové obaly produkované obyvateli. Tyto odpadové obaly jsou součástí komunálních odpadů. Druhou skupinou jsou obalové odpady průmyslové, které jsou produkovány firmami a živnostníky. Obě tyto slupiny se je nutno zařazovat do podskupiny 15 01, podle vyhlášky č. 381/2001 Sb., Katalog odpadů. Ale protože některé obce nerespektují postup při zatřiďování, bylo velké množství odpadů z obalů vykázáno v podskupině 20 01. Rozdělení na spotřebitelské a průmyslové obaly bylo tedy zvoleno podle podskupin odpadů 20 01 a 15 01.
28
4 SOUČASNÝ STAV ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ 4.1 Současný stav zpracování plastů v ČR V současné době představuje materiálová recyklace jeden z nejvýznamnějších způsobů nakládání s odpady. Tento způsob je upřednostňován před jinými způsoby využití nebo odstranění odpadů. Zahrnuje proces od nejjednoduššího mletí upotřebených materiálů a následné tepelně-mechanické zpracování meliva pro výrobu nových výrobků. K původní surovině se mohou přidat aditiva, které zvyšují kvalitu výsledného produktu. Bohužel ekonomický efekt recyklace se strmě snižuje s nižší kvalitou recykláži. A to je způsobeno právě špatnou kvalitou vstupní suroviny. Pravděpodobnost získání kvalitního recyklovaného materiálu klesá v řadě: •
typově tříděná surovina
•
druhově tříděná surovina
•
částečně tříděná surovina
•
netříděná surovina
Recyklace PET lahví se dá rozdělit na dva postupy: 1. Suché recyklační postupy 2. Mokré recyklační postupy 1. Suché recyklační postupy jsou postupy bez použití vody a rozpouštědel. Například japonská firma EIN Engineering Co. Ltd. používá systém, který využívá účinek tření v procesu mletí za sucha, kombinovaný se vzdušným tříděním. Tímto způsobem jde dokonce zpracovávat láhve od rostlinného oleje a detergentů. Další výhoda je, že nedochází k sekundárnímu znečištění odpadní vody. U nás se tato metoda používá spíše na malých recyklačních linkách. Toto minirecyklační zařízení k nám dodává známá rakouská firma EREMA z Anfeldnu/Linz. Jedná se o typ RGA 50 T. Jedná se o kombinaci řezacího, zhutňovacího a vytlačovacího zařízení v tangenciálním uspořádání, podle tzv. EREMA principu. Takto připravený materiál vstupuje bez další pomocné operace do vytlačovacího stroje, kde dochází k dokonalé homogenizaci taveniny. Vytlačovací část je možno na přání zákazníka doplnit evakuační - odplyňovací komorou. Dokonalou filtraci taveniny zajišťuje filtrační 29
zařízení typu SW 2/104/R TF, které pracuje se dvěma sadami snadno vyměnitelných filtrů. Navazující granulační zařízení může pracovat za pomoci vodního, nebo vzduchového chladícího systému. Podle údajů výrobce vyžaduje zařízení malou půdorysnou plochu 3 x 6 m a má extrémně nízkou spotřebu elektrické energie 0,3 kW/kg vyrobeného regranulátu. (www.petrecycling.cz) 2. Jiná situace je ovšem u mokré metody recyklace. Tento postup se používá v naší zatím jediné recyklační lince, která je provozována v závodě Silon, a.s., Planá nad Lužnicí.
4.1.1 SILON, a.s. Jedná se o největšího výrobce polyesterových vláken a kompaundů ve střední Evropě. Ročně zpracuje 12 000 tun plastu. První zkoušky recyklace PET lahví proběhly už v roce 1990. Poté byla v roce 1994 spuštěna druhá linka a v roce 1998 třetí linka. Byla zde použita prací linka Sikoplast. 4.1.1.1 Popis linky SIKOPLAST Linka se skládá z praní a z extrudéru s navazujícím reaktorem. Nejprve se však musí dopravené PET lahve vytřídit na šikmém pásu, i když tuto starost by mělo obstarávat dodávající středisko. Dále pokračují PET lahve do nožového mlýna se sítem o velikosti ok 14mm. Mletí se provádí s vodou, poté jde pomletý materiál do frikční pračky. Zde dojde působením vysoké frikční energie k rozvláknění nálepek na celulosu a z největší části i k rozpuštění přítomného lepidla. Směs PETu, vody, nečistot a celulosových vláken prochází přes tak zvaný pneumatický rozdružovací stupeň. Pomocí dmychadla se v odlučovači oddělí voda obohacená nečistotami. Poté následuje dvoustupňové praní. Následně jsou proprané odřezky PETu odstředěny v odstředivce, suší se horkým vzduchem a jsou přivedeny do zařízení, kde se plní do tzv. big-bagů. Výhody linky Sikoplast jsou především: •
nízká spotřeba energie
•
nízká spotřeba vody
•
nízké náklady na čištění prací vody
•
bezproblémové sušení fólií různé tloušťky
•
vyprání papírových etiket a lepidla
30
•
intensivní očištění praného materiálu a tím rovněž žádný obtížný zápach při pozdější výrobě regranulátu (v letních měsících totiž dochází k zahnívání organických zbytků z náplně)
•
vysokou využitelnost linky vzhledem k malým nákladům na opravy a tím dlouhým prostojům Recyklace PET je zastoupena dvěma způsoby. Ve většině případů se jedná o
zpracování tzv. PET vloček neboli flakes. Ty se poté používají na výrobu PET vlákna a netkaných textilií. Ale existuje i recyklace, která PET odpad přemění na vysoce kvalitní surovinu, i po hygienické stránce, která se dá opět použít ve výrobě balících výrobků. Touto metodou zpracování se zabývá firma Plastic Technologies and Products s.r.o. v Jílovém u Prahy. (www.petrecycling.cz)
4.1.2 PTP Plastic Technologies and Products Tato firma je v současné době jediná, která se zabývá metodou bottle-to-bottle na našem území. Firma používá na proces výroby originální “modifikátor“, který přemění všechny materiály na primární polyester. 4.1.2.1 Systémem bottle-to-bottle (B2B) Tato metoda využívá patentovanou technologii, která spotřebitelskému PET odpadu navrací vlastnosti totožné s primárním materiálem. Jelikož přibližně 96% vyrobeného PETu se používá v balícím průmyslu, zejména jako nevratné obaly na jídlo a nápoje, je jasné, že poptávka po primární surovině je obrovská. Recyklace PETu se ubírá v zásadě dvěma směry- na jiné výrobky nebo zpět na potravinářské obaly. Naprostá většina PETu se ale využívá na výrobu jiných produktů, zejména textilních vláken. Při této technologii se nadrcené čištěné vločky ("flakes") PETu roztaví a pak se z taveniny přes extrudér vytlačují vlákna. Vyrobit tímto postupem opět potravinářské obaly je nevýhodné. Existují i jiné postupy. Z nichž nejefektivnější je kompletní pyrolýza, která rozkládá PET na původní složky, a z nich pak znovu syntetizuje materiál, čistotou i vlastnostmi srovnatelný s panenským. Jeho využití pro výrobu obalů na jídlo je pak stoprocentní. Hlavní nevýhodou této metody je téměř dvojnásobná výrobní cena suroviny a značná investiční náročnost technologie. Opětovné využívání materiálu PET z potravinářských obalů opět pro balení potravin je tedy v zásadě možné, ale cena takto získaného materiálu překračuje cenu panenského PETu (o 20-30 % polykondenzace a o 80-90 % vyšší u pyrolýzy). Z tohoto důvodu se v současnosti vrací 31
do obalového průmyslu jen zlomek používaného PETu. Závod společnosti PTP - Plastic Technologies and Products, s. r. o., v Jílovém však přeměňuje odpad spotřebitelského obalů z PET na vysoce kvalitní surovinu použitelnou v balícím průmyslu 4.1.2.2 Postup výroby bottle-to-bottle Nejprve se vyčištěné vločky PET mechanicky smísí s modifikátorem tak, aby jím byly pokryty. Poté jdou do speciálního reaktoru, kde jsou míchány 90 minut za teploty 150 °C. Díky vysoké teplotě se rozběhne reakce mezi modifikátorem a PET vločkami. Dále pak pokračuje tavenina lisem s odplyňováním a čistícími síty. Zde se pak modifikační reakce dokončí. Hygienizace produktu je zajištěna působením vysoké teploty a dobou zdržení mimo samotnou chemickou reakci. Při tom zahynou všechny bakterie a viry, takže nemohou znečistit koncový produkt. Z modifikovaného PET se vyrábějí granule, které mají na konci procesu stále ještě teplotu kolem 140 °C. Díky vnitřní teplotě u nich dochází k vnitřní krystalizaci, která zabraňuje nadměrné oxidaci materiálu. Výrobní modul má kapacitu 720 kg.h-1 za předpokladu použití PET vloček o velikosti 6-8 mm a hustotě 0,25 g.cm-3. Pryskyřice PET-M, tak označují vzniklou molekulu (PET – M neboli modifikovaný PET materiál), 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. Značka PET – M je chráněna firemním know – how, stejně jako technologie, kterou se vyrábí. 4.1.2.3 Využití Závod v Jílovém nemá sloužit jen jako výrobní jednotka, ale také jako vzorový provoz pro klienty ze střední a východní Evropy. Pryskyřice PET-M se dá používat pro stejný účel jako panenský PET, ale je levnější. Materiál i láhve z něj vyrobené jsou certifikovány a schváleny pro použití v potravinářském průmyslu. Není proto třeba je nějak zvlášť označovat, aby bylo zřejmé, že jde o recyklovaný/modifikovaný PET. Jejich vlastnosti jsou stejné, jako by byly z panenského materiálu, a lze je proto recyklovat naprosto stejnými postupy. Náklady na celý postup, od vytříděných PET lahví z odpadu po krystalizované granule PET-M, nepřesahují 500 euro za tunu. Největší problémy má výrobní linka v Jílovém paradoxně s dodávkou vstupní suroviny, tedy PET materiál. Procentuální využití z recyklovaných PET lahví uvádí graf 2. (www.odpady.ihned.cz) 32
Graf 2 Využití recyklovaných PET lahví (www.odpady.ihned.cz)
4.2 Současný stav zpracování plastů v Brně Při porovnávání situace ve městě Brně a v jiných městech zjistíme, že se například od Prahy a Středočeského kraje se zásadně liší. Praha je zaměřena především na sběr směsného plastu, což je poměrně nešťastná cesta. Tato metoda je nevhodná hlavně z důvodů dosahované čistoty plastových odpadů. Čistota plastových odpadů je velice důležitá pro recyklaci a to hlavně PET lahví. Dále je ve směsných plastech naprosto nežádoucí PVC a jiné příměsi, jako oleje, tuky, prach, hlína, kontaminanty organického původu atd. Způsob nakládání se směsnými plasty je velmi nákladný a to hlavně z důvodů nutnosti roztřídit obrovské množství druhově naprosto rozdílných plastových materiálů. A to i přes použití nákladného optoelektronického systému má svá omezení a toto roztřídění není dokonalé. Složení komunálního odpadu v městě Brně ukazuje tabulka 5. Tab. 5 Procentuální
složení komunálního odpadu v městě Brně
Druh složek
% obsah
Kuchyňský odpad
39,4
Papír
21,2
33
Sklo
10,7
Plasty
9,3
Železo
6
textil
3,9
Minerální odpad
4,2
Hliník
2,1
Dřevo
1,6
Ostatní
1,6
Celkem %
100
(Zdroj:OŽP MMB)
4.2.1 Separace PET lahví v Brně V roce 2001 společnost SAKO Brno, a.s. zavedla systém separovaného sběru PET lahví. Důvodem byly legislativní požadavky Evropské unie. V rámci separovaného sběru může odkládat PET lahve ve 47-mi sběrných dvorech nebo v dalších 76 stanovištích kontejnerů, které jsou umístěny u vybraných supermarketů a veřejně přístupných místech. Počet kontejnerů se bude i nadále zvyšovat. Důvodem separace plastů z komunálního odpadu je především minimalizovat vznik odpadů a separované PET lahve recyklovat nebo energeticky využívat. Možnosti využití recyklátu z PET lahví je velké. Například jako výplň do zimních bund a sportovního oblečení, k výrobě polyesterových koberců, technických tkanin, výplně spacích pytlů. Samozřejmě s pokrokem techniky a technologie se objevují nové aplikace využití. Hned první rok se sebralo systémem separovaného sběru 230,4 tun. Což je zhruba pouhých 20 % návratnosti PET lahví. Je to dáno především tzv. dobrovolným systémem sběru PET lahví. I přesto lze odhadovat, že je možné získat zhruba kolem 12 000 tun materiálu, který by bylo možné opětovně využít. Jisté nedostatky se objevují především v dopravě PET lahví. Málo kdo vhazuje do předem určených kontejnerů sešlápnuté PET lahve. Proto se stává, že se přepravuje hlavně vzduch a ne jen materiál.
34
Což navyšuje poplatky za pohonné hmoty. Častější svoz separovaného materiálu zvyšuje emise, takže celá operace svozu separovaného materiálu se pak velmi prodraží. Uvádí se, že v roce 2002 bylo sebráno s výjimkou letních měsíců zhruba 20 tun měsíčně PET lahví, což představuje asi 800 000 ks lahví. Názorný obsah plastového odpadu v domovním odpadu ukazuje graf 3.
PS 5%
PVC 3%
ostatní 4%
PP 15%
PET 43%
PE 30%
Graf 3 Složení domovního plastového odpadu (zdroj: Ústav makromolekulární chemie AV ČR) I přesto však převažující podíl PET lahví zůstává v nádobách se směsným komunálním odpadem. Tento podíl představuje minimálně 80 % ze všech prodaných a odložených PET lahví. Tyto neseparované PET lahve jsou spolu s komunálním odpadem spáleny ve spalovně. Což je sice výhodné, protože dochází k úspoře topného plynu díky vysoké výhřevnosti plastů, ale neodpovídá to hierarchii nakládání s odpady, kdy má materiálové využití přednost před energetickým využitím. Ve městě Brně je však jediná firma na zpracování plastů a to PETKA CZ, a.s. Dalším způsobem nakládáním s plasty je pak spalování v brněnské spalovně SAKO, a.s.
35
4.2.2 PETKA CZ, a.s. PETKA CZ vznikla v roce 2005 jako společný podnik holandské odpadové firmy Van Gansewinkel a brněnskou firmou Brnometal. Roční kapacita závodu přesahuje 3500 tun PET lahví za rok. Výrobní zařízení dodala italská firma AMUT S.a.A.. Tato firma zpracovává PET lahve jako většina zpracovatelů, tedy materiálovou recyklací. Jde o technologii fyzikální recyklace. Tedy že do reakčního procesu vstupuje PET a opět z něj PET vystupuje. Nedochází k chemickým změnám. Recyklát je vyčištěný a vhodný pro opětovné použití. Stroje, které tato firma používá, jsou italské firmy AMUT S.p.A. Jako u každé této technologie je potřeba nejprve PET lahve důkladně vytřídit. Ne jinak je tomu i v této lince. Nejprve se balíky slisovaných PET lahví rozdruží na třídícím pásu. Zde se pak ručně separuje zjevně cizorodý materiál (např. papír, plastové folie, na detektoru kovů kovy). Poté se vytříděné PET lahve pomelou a následně se několikrát propírají a oplachují. Následuje sušení a pytlování do obřích vaků. Firma PETKA CZ má jako hlavní cíl použít recyklovaný PET na výrobu vláken, konkrétně vláken střižových. Na výrobu těchto vláken je použito zhruba 80 % z celého množství recyklovaných PET lahví. Na obalové fólie je použito zhruba 10 % a tak 5 % je použito na výrobu pásků a monofilů. (www.petka.cz)
4.2.3 Spalovna Brno V České republice jsou pouze tři spalovny na komunální odpad, a to v Praze, Liberci a v Brně. Spalovna komunálního odpadu v Brně byla vybudována za účelem energetického využití směsného komunálního odpadu a vybraného odpadu z průmyslu. Komunální odpad a vybraný odpad z průmyslu je použit jako palivo. Při hoření odpadu se získá tepelná energii a tu přeměníme v páru. Spalovna je koncipována na směsný komunální odpad. Takže se tam spaluje téměř veškerý odpad krom nebezpečného odpadu. V následující tabulce 6 jsou uvedeny pouze plastové odpady podle katalogového čísla odpadů, které spalovna mimo jiné spaluje. Tab. 6 Plasty spalované ve spalovně odpadů (www.sako.cz) 02 01 04
Odpadní plasty
07 02 13
Plastový odpad
36
12 01 05
Plastové hobliny a třísky
15 01 02
Plastové obaly
17 02 03
Plasty
19 12 04
Plasty a kaučuk
20 01 39
Plasty
4.2.3.1 Historie spalovny Brněnská spalovna se začala budovat v roce 1904. První elektrická energie pak byla vyrobena 24.8.1905. Tenkrát to byla první spalovna Rakousko-Uherské monarchie, která využívala energie z odpadu k výrobě elektřiny. Svému účelu sloužila až do roku 1941. Poté byla během druhé světové války vybombardována. V roce 1984 byla zahájena stavba znovu. Podařilo se to díky podpoře firem ČKD DUKLA Praha, která dodala technologii, a Průmyslovým stavbám Brno, které dodaly stavební materiál. Stavba pak byla dokončena po pěti letech. V následném 16-tiletém provozu spalovny dochází ke zvyšování ekologických parametrů, což má za následek snižování emisí a dodržování emisních limitů, které jsou dny v zemích Evropské unie i u nás. 4.2.3.2 Popis spalování Spalování a I .stupeň čištění Stavba je koncipována jako jeden uzavřený celek s prvním stupněm čištění spalin. Pod pojmem první stupeň čištění spalin se rozumí, že je to odloučení pevného úletu ze spalin na elektrostatických odlučovačích. Kotel spalovny je obsazen třemi kotli s válcovými rošty. Konstrukčně jsou kotle řešeny jako tzv. kotle třetí generace. To znamená s maximálním snížením průtočných rychlostí spalin výhřevnými plochami, uvolněním všech vnitřních prostor z důvodů zanášení a otěru, se snahou o docílení maximálního parního výkonu kotlů. Pro všechny tři kotle byl navržen jeden komín s výškou 125 metrů. V zařízení je nainstalována metoda selektivní nekatalytické redukce oxidů dusíku. V teplotním rozmezí 850 – 1050 °C se do spalovacího kotle nastříkne redukční roztok. Tato metoda je navržena tak, aby i za nejméně příznivých podmínek bylo možné splnit emisní limity znečišťující látky NO2 - 200 mg.m-3. Při procesu spalování nově vzniká znečišťující látka NH3 – 50mg.m-3. Tato znečišťující 37
látka vzniká jako důsledek nedokonalé chemické reakce mezi oxidy dusíku a redukčním činidlem nebo v důsledku přebytku redukčního činidla při nástřiku do spalovací komory kotle. Škvára, která v kotli vznikne, se ukládá na zabezpečené skládce odpadů určené pro tuto skupinu odpadů. Z této škváry se elektromagneticky ještě odlučuje železo a to je pak prodáváno jako druhotná surovina. Druhý stupeň čištění Byl vybudován na základě snahy snížit množství škodlivých látek do ovzduší. Toto čištění je založeno na polosuché vápenné metodě čištění spalin spolu s technickými a provozními opatřeními k řešení problematiky těžkých kovů, dioxinů a jiných persistentních organických polutantů. Principem metody je řada chemických reakcí probíhajících mezi souproudem plynných horkých kyselých složek spalin a alkalickým sorbetem, kterým je aerosol vápenného mléka. Tyto složky spolu reagují za postupného odpaření vody. Výsledným produktem je jemný prášek, který se pak odseparuje ze spalin na tkaninových filtrech. K poslednímu dočištění nežádoucích složek dochází v kouřovodu. Zde se absorbují nežádoucí složky ze spalin, které nemohly být předchozími reakcemi odstraněny. Jde především o zbytky těžkých kovů a perzistentní organické polutanty např. PCB. Do komína pak pokračují vyčištěné spaliny, které se pak podrobují kontinuální analýze (viz obr.4).
Obr.
4
Schéma technologického procesu spalování odpadu a čištění spalin
(www.sako.cz)
38
4.3 Nové technologie 4.3.1 Bioplasty Je to nová éra pro plastové obaly. Jelikož se ropa stává stále dražší surovinou, je proto potřeba hledat nové alternativní řešení. Jedná se o výrobky vyrobené z obnovitelných zdrojů energie a jsou nejčastěji na biologické bázi. Avšak musíme si dávat pozor na shodné názvy. Bioplasty se totiž shodně nazývají plasty původem z biomasy jako obnovitelné zdroje a plasty, jejichž konečnou fází je biologické odbourání. Bioplasty obsahují materiály od přírodní celulózy, škrobu a mléka až po syntetické plasty, polymery, kopolymery a blendy, kde jeden či více monomerů je vyráběn z biomasy, například z kukuřice. Bioplasty jsou vyrobeny z přírodních materiálů obsahujících bakterie Ralstonia europhiase, jenž za vhodných podmínek vytvářejí molekuly se srovnatelnými vlastnostmi, jako mají syntetické plasty. Pro výrobu bioplastů s 100 % biodegradací mohou být použity zemědělské produkty, jako například kukuřice, brambory, cukrová řepa, sója, tabák, cukrová třtina. Na konci životního cyklu by se měli pomocí kompostování rozložit na CO2, vodu a biomasu, popřípadě metan. Obalové plasty označené jako BOP (biologicky odbouratelné plasty) a kompostovatelné podle EN 13432 se považují za kompostovatelné v průmyslových podmínkách při teplotách kolem 60 °C. Takovýchto teplot však při domácích podmínkách nedosáhneme, stejně jako u odpadů z obalů ve volné přírodě. Jelikož odbourávání neodpovídá vždy skutečným podmínkám, mělo by se provedení BOP upravit na míru biologickému prostředí, v němž by mělo k odbourávání dojít. Při výrobě biologicky odbouratelných plastů jsou i tak využívaná fosilní paliva. Většinou se spotřebovává na teplo, které je potřeba na proces výroby. Celkově tato úspora činí 30-40 % fosilní energie, než je tomu potřeba při výrobě klasických plastů. Jedním z nejčastěji používaných bioplastů je Poly-Lactid-Acid (PLA), který se vyrábí z kyseliny mléčné. Výhodou obalů vyrobených z PLA je lepší propustnost kyslíku a vlhkosti, na rozdíl od klasických plastů, takže potraviny zůstávají déle čerstvé. V současné době se na trhu nachází řada bioplastů připravovaných však v porovnání s konvenčními plasty v malých množstvích a určených spíče pro speciální aplikace. Jak ale ukazuje tabulka, vše napovídá tomu, že v brzké době můžeme očekávat raketový nástup bioplastů (viz tab.7).
39
Tab. 7 Světový nárůst produkce bioplastů Rok
Světová produkce bioplastů (t)
1990
450
1995
13 200
2000
26 000
2005
550 000
4.3.1.1 Nevýhody výroby bioplastů První nevýhodou je velmi malá poptávka po tomhle produktu. V Evropě činí poptávka pouhých 0,05 mil.t.rok-1 (kapacita asi 0,27 mil.t.r-1) při celkové spotřebě plastů 48,5 mil.t.r-1 v roce 2005. Hlavními důvody jsou především neinformovanost, nesplněná očekávání, nedostatečná atraktivita a především cena. Cena za jeden kilogram bioplastu je zhruba 3-krát větší než za jeden kilogram plastu vyrobeného z fosilních surovin, převážně pak ropy, plynu, uhlí. Dalším problémem je pěstování biomasy. To bude atraktivní, pokud to bude pro zemědělce ekonomicky a technologicky schůdné. Uvádí se, že celkové emise jsou o 20-50 % nižší, než při výrobě klasických plastů. Ale tato čísla se jednají pouze samotné výroby. Do této bilance totiž nejsou započítány další faktory, jako například plocha, která je potřebná k pěstování rostlin potřebných pro výrobu bioproduktů. Při současné spotřebě bioplastů v Evropě, která činí 0,05 % mil.t.rok-1 z odhadnutých asi 15,4 % mil.t.rok-1, nepředstavuje potřebná výměra půdy problém. Na celkovou výměru to připadá ze 4-5 %, což je zhruba 5mil. ha půdy. Podle plánu Evropské unie má být do roku 2020 nahrazeno 20 % všech energetických paliv biopalivy, což znamená, že na pěstování plodin bude potřeba 60 mil. ha půdy. (www.inovace.cz)
4.3.2 Z plastů ropné produkty Jelikož jsou plasty produkty vyráběné z ropy, je čím dál větší snaha z plastů ropu opět vyrábět. Jedna z možností je získat z plastů ropu při využít metody Hawk – 10. Nebo získat z odpadních plastů motorovou naftu metodou ThermoFuel.
40
4.3.2.1 Hawk – 10 Tuto metodu vyvinula americká firma Global Ressource Corporation. Tento patentovaný proces umožňuje extrahovat ropu a alternativní ropné produkty s velmi nízkými náklady z různých zdrojů včetně takových, jako jsou skládky, ropné písky, odpadní ropné toky a bitumenové uhlí s mnohem větší výtěžností, než s využitím dosud známých technologií. Technologie je založena na využití pečlivě vyladěných mikrovln. Zařízení Hawk – 10 pracuje s 1200 různými frekvencemi v mikrovlnném spektru. Mikrovlny působí na uhlovodíkové materiály, jakmile je materiál zachycena odpovídající vlnové délce, část uhlovodíku, z nichž jsou vyráběny plasty a guma obsažené v materiálu, jsou přetvořeny na ropu a výbušný plyn. Tato metoda byla jako první aplikovaná v newyorské lokalitě Long Island. Zde se zpracovávají především automobilové plasty a guma. (www.petrecycling.cz)
4.3.2.2 ThermoFuel Tuto technologii vyvinula australská společnost Ozmotech Pty Ltd. Práva na prodej a distribuci získala holandská společnost Envosmart a tato práva platí pro 14 evropských zemí. Jedná se o Belgii, Českou republiku, Dánsko, Estonsko, Německo, Itálii, Litvu, Lotyšsko, Lucembursko, Nizozemí, Norsko, Polsko, Slovensko a Švédsko. Systém ThermoFuel zpracovává druhově různé, silně znečištěné plasty a různé plastové kompozity a k přeměně na motorovou naftu používá zkapalnění, pyrolýzu a katalytické štěpení plastů, při němž jsou odpadní plasty přeměněny na kapalné uhlovodíky, vhodné jako palivo. Hustota, stejně jako další vlastnosti tohoto „zeleného“ paliva jsou obdobné, jaké má běžná motorová nafta. Palivo má absolutně stejný potenciál jako běžná motorová nafta, ale z hlediska ekologie s podstatně nižšími emisemi. Jedná se o čtyřkomorové zařízení. Vhodné plasty pro tuto metodu jsou HDPE, LDPE, MDPE, PP, PE, PS. Naopak nevhodné jsou pro PVC, PET, kompozity laminované plasty, aluminium, celofán.
Závod může produkovat denně až 9300 litrů vysoce kvalitní
motorové nafty z tun odpadních plastů. Hlavní výhodou oproti jiným procesům je schopnost zpracovat druhově neroztříděné, neupravené odpadní plasty a to s velkou účinností.
41
Technologie procesu Plastový odpad se dopraví do komory pro pyrolýzu. Po zvýšení teploty se začnou plasty tavit a dochází k promíchání taveniny a začne probíhat pyrolýza. Plyn, který při pyrolýze vzniká, prochází patentovaným katalytickým konvertorem, kde se mění procesem katalytického krakování na lehkou olejovou frakci. Destilát je po zchlazení v chladiči veden do zásobníku. Ze zásobníku jde o odstředivky k odstranění nečistot jako je voda a nepatrné částečky uhlíku. Čistý olejový destilát je přečerpán do rezervního zásobníku, odkud je malé množství odčerpáno, aby sloužilo jako palivo pro systém. Zbylý výrobek je přečerpán do zásobníku. Z jednoho kilogramu plastů je možno získat přibližně jeden litr paliva, vše ale závisí na typu plastu (viz tab. 8). Tab. 8 Výtěžnost
z různých druhů plastů
Typy plastů
Reakční teplota
Výtěžnost [l.kg-¹]
Zbytek¹ [%]
[°C] PE
420
0,94
1,68²
PP
400
1,15
0,15
PS
350
0,95
5,82
Směs PE(70),PP(15),PS(15)
420
1,02
0,96
Plastové tašky(PP,PE)
390
0,96
2,20
¹ Poměr zbytku po spálení (suchý uhlík apod.), ku plastové vsázce (v procentech) ² PE sáčky, obsahující vyšší objem kalcium karbonátu
42
5 ZÁVĚR Světová produkce plastů činí okolo 200 milionů tun ročně. Z toho se v Evropě spotřebuje kolem 35 milionů tun plastu za rok. Předpokládá se, že okolo roku 2010 to již bude 55 milionů tun plastů z ropy. Ale pouze 25 % odpadů z těchto plastů je recyklováno a použito zpět ve výrobě. Základní surovinou je ve většině případů ropa. Její zásoby ovšem klesají a navíc výrobky z ní zatěžují životní prostředí. Proto se stále ve větší míře hledají nové metody zpracování plastů, tak aby se předcházelo jejich vyvážení na skládky a naopak se je snažilo využít k dalšímu použití. Jenže kdo z nás ví, co je nejlepší varianta? Dnešní recyklaci bychom mohli nazvat jako down – cyklaci, tedy jako recyklaci na mnohem nižší úroveň. Snaha je ale dojít k tzv. up – cyklaci, tedy recyklaci na vyšší úroveň. Jenže o up – recyklaci zatím víme strašně málo. Plastová recyklace má do budoucna obrovský význam. Ať už z mnohokrát zmiňované úspoře energetických surovin, tedy ropy. Ale bohužel je zatím jen pramalé množství z celkové produkce plastů zpětně využíváno a zbytek skončí bohužel na skládce odpadů nebo v tom lepším případě ve spalovně. Ale je spalování plastových odpadů opravdu dobrá varianta? Spalování plastových odpadů pro energetické využití je i v nejmodernějších zařízeních poměrně malé. Zdroje na Zemi jsou omezené a spalováním, i s využitím energie, se zdroje obsažené v plastovém odpadu ukončí úplně, což z dlouhodobého hlediska nemůžeme dovolit. Bohužel dnes neznáme technologie, které můžou být za desítky let dostupné, (pak bude skládkový materiál ještě vhod). Dnešní nejčastější metoda recyklace plastů je materiálová recyklace. Tedy plastový materiál se recykluje bez použití jakékoliv chemie na granule nebo vločky a je z něj pak možné vyrobit různé výrobky. Nejčastěji se vyrábí z PET recyklátů střižová vlákna, obalové folie a pásky. Z polyethylenu se vyrábí ve firmě Purus Kostelany a.s. v Kostelanech nad Moravou zatravňovací dlaždice. Směsné odpadní plasty zpracovávají společnosti TRANSFORM a.s. Lázně Bohdaneč nebo Mosev plast s.r.o. na zatravňovací dlažbu, chodníky a obrubníky, plotové latě a sloupky, prkna a hranoly, protihlukové stěny, kabelové a odvodňovací žlaby, květináče a jiné. Recyklací polystyrenu se pak zabývá například firma SEPAS a.s. v Zašové, kde se polystyren nadrtí a smísí s jinými materiály. Tento postup se používá především ve stavebnictví pro přípravu izolační omítky, malty nebo lehčeného betonu (polystyrbetonu). Tyto metody jsou nejrozšířenější hlavně z ekonomického hlediska. Materiálová recyklace je na rozdíl od chemické či surovinové recyklace nejméně nákladná. Ale je, 43
jako každá jiná metoda, náročná na plastový materiál, kterého je bohužel málo. Ne každý třídí odpad a mnoho plastových výrobků končí na skládkách odpadů nebo ve spalovnách. Proces sběru a třídění plastů je dost nákladný. Proto se u každé metody musí počítat i s procesem sběru, svozu a třídění odpadů. Není jednoduché navrhnout nějakou metodu. Každá má své ALE. Je určitě lepší stavět recyklační linky poblíž velkých měst, neboť zde je relativně dost recyklovatelného materiálu. Náklady na svoz pak nebudou tak vysoké, jako kdyby se recyklační linka postavila někde daleko od města. Další důležitá věc je uvědomit si, jaké materiály z plastů budeme vyrábět. Přizpůsobit se trhu je velmi důležité. Může se pak stát, že budeme vyrábět to co většina firem v okolí a poptávka po materiálu logicky klesne. Shrneme-li možnosti recyklace plastového odpadu v podmínkách plastikářských firem, můžeme doporučit v podstatě jedinou metodu, a to materiálovou recyklaci. Vskutku, ve většině plastikářských provozů nalezneme drtiče technologického odpadu, které vrací drtě zpět do zpracovatelského pochodu. Je to pochopitelné, uvědomíme-li si vysokou cenu vstupního plastu, což vede firmy k maximální úspornosti a bezezbytkovému využití panenského plastu. Některé z firem tyto drtě prodávají, zejména tehdy, není-li možné z hygienických důvodů technologický odpad opětovně použít. Existují i jiné metody, které by umožnily získat z plastů například ropu nebo vyrábět biologicky rozložitelné plasty. Jenže všechny nové metody znamenají obrovské investice. Jen vybudování jedné výrobní linky systému ThermoFuel bude stát 40 milionů eur. Podobný problém řeší i technologie pro výrobu bioplastů. Zatím se ceny těchto výrobků pohybují mnohem výše než ceny normálních plastů z ropy. Což logicky snižuje poptávku po bioplastech. Pomoct vyřešit tuto situaci by u nás určitě mohla úprava legislativy. Stát by měl podporovat nové technologie a především produkty z nich. Pokud budou cenově pořád výhodnější produkty ze surové nafty na úkor recyklovaných výrobků, je jasné, že se nehneme z místa.
44
6 POUŽITÁ LITERATURA 1.
BOŽEK, F., URBAN, R., ZEMÁNEK, Z. Recyklace. 1.vyd. MoraviaTisk Vyškov, Vyškov 2003. 238 s. ISBN 80-238-9919-8
2.
DUCHÁČEK V. Polymery - výroba, vlastnosti, zpracování, použití. 2. vyd. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Praha 2006. 280 s. ISBN 807080-617-6
3.
FILIP. J., BOŽEK, F., KOTOVICOVÁ, J. Komunální odpad a skládkování. Dotisk 1.vyd. Mendlova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. Brno 2006. 128 s. ISBN 80-7157-712-X
4.
Zákon č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů
5.
Zákon č. 466/2001 Sb., o obalech a o změně některých dalších zákonů
6.
Vyhláška č. 381/2001 Sb., kterou se stanoví Katalog odpadů, Seznam nebezpečných odpadů a seznamy odpadů a států pro účely vývozu, dovozu a tranzitu odpadů a postup při udělování souhlasu k vývozu, dovozu a tranzitu odpadů (Katalog odpadů)
7.
Z plastů zpět ropu mikrovlnou technologií Hawk-10. [on-line]. [cit. 16-8-2007]. Dostupné na: http://www.petrecycling.cz/new_scientist_hawk_10_uv_na_naftu.htm
8.
Proces ThermoFuel pro přeměnu odpadních plastů na palivo. [on-line]. [cit. 212-2006]. Dostupné na: http://www.petrecycling.cz/thermofuel_plant.htm
9.
Metody recyklace. [on-line]. [cit. 5-6-2001]. Dostupné na: http://www.petrecycling.cz/rec-14_metody.htm
10.
Nakládáni a využití odpadních plastů. [on-line]. [cit. 16-3-2008]. Dostupné na: http://www.waste.cz/pdf/2-04/Plasty-Svojtka1.pdf
11.
Systém EKO – KOM. [on-line]. [cit. 4-3-2008]. Dostupné na: http://www.ekokom.cz/scripts/detail.php?id=68
12.
První recyklace systém bottle to bottle u nás. [on-line]. [cit. 12-9-2005]. Dostupné na: http://odpadyservis.ihned.cz/?s1=E&s2=0&s3=0&s4=0&s5=0&s6=0&m=detail 45
&article[area_id]=10078640&article[id]=16799520&p=E00000_detail 13.
Bioplasty – materiál budoucnosti. [on-line]. [cit. 21-9-2007]. Dostupné na: http://www.inovace.cz/trendy/bioplasty---materialy-budoucnosti/
14.
http://www.sako.cz
15.
http://www.petkacz.cz
46
7 SEZNAM GRAFŮ, OBRÁZKŮ A TABULEK Graf 1 Podíl způsobů využití ropy................................................................................... 18 Graf 2 Využití recyklovaných PET lahví......................................................................... 33 Graf 3 Složení domovního plastového odpadu ............................................................... 35
Obr. 1 Základní klasifikace polymerů z hlediska jejich chování za běžné a zvýšené teploty.............................................................................................................................. 11 Obr. 2 Hierarchické nakládání s odpady........................................................................ 24 Obr. 3 Schéma systému EKO-KOM, a.s. ........................................................................ 27 Obr. 4 Schéma technologického procesu spalování odpadu a čištění spalin ................. 38
Tab. 1 Zastoupení jednotlivých druhů polymerů v komunálním odpadu v %................. 12 Tab. 2 Produkce a využití polymerního odpadu v Evropě v roce 1995 ......................... 16 Tab. 3 Výtěžnost monomeru z polymeru ......................................................................... 19 Tab. 4 Specifické spalné teplo plastů a srovnávacích materiálů .................................... 21 Tab. 5 Procentuální složení komunálního odpadu v městě Brně.................................... 33 Tab. 6 Plasty spalované ve spalovně odpadů ................................................................. 36 Tab. 7 Světový nárůst produkce bioplastů ...................................................................... 40 Tab. 8 Výtěžnost z různých druhů plastů ........................................................................ 42
47
