Recyklace acetátu celulózy: Cesta k udržitelnější budoucnosti

Dnešní doba velí recyklovat vše, co jen trochu jde. A někdy i to, co na první pohled nejde, třeba odhozené nedopalky cigaret. Na světě je každý rok vyrobeno asi 6 bilionů cigaret a kuřáci odhodí denně miliony nedopalků. Vlastně je to početně nejrozšířenější odpad na světě. Vědci si proto kladou otázku, zda by se takto velký zdroj nedal nějak dále využít.

Řada materiálů, které denně používáme, se běžně recykluje. Odpadní sklo nebo kovy se recyklují opakovaně na výrobky naprosto stejné kvality. Z použitých PET lahví lze vyrobit lahve nové, anebo se tento materiál využívá v celé řadě průmyslových odvětví.

Problém cigaretových nedopalků

Nedopalek je vlastně použitý filtr s troškou tabáku. Hodně kuřáků se domnívá, že je filtr vyrobený z papíru, takže se v prostředí rychle rozloží. Není to však pravda. Filtry současných cigaret jsou vyrobeny z acetátu celulózy. Je to sněhobílý vláknitý materiál, který skutečně připomíná papír.

Využití nedopalků se v současnosti jeví jako obtížné, a to ze dvou hlavních důvodů. Tím prvním je znečištění nedopalků různými látkami, které vznikají v cigaretě během hoření. Podle vědeckých studií to může být až 7000 různých látek, pocházejících ze spalování tabáku a materiálů, z nichž je vyrobena cigareta. Z toho je zhruba 70 sloučenin považováno za nebezpečné.

Filtr většinu z nich zachytí (proto se také na cigarety dává), ale když skončí nedopalek v přírodě nebo v kanálu, mohou se tyto látky uvolňovat do půdy nebo vody. Z jednoho filtru jde o mikroskopická množství, ale když to vynásobíte miliony denně, vyjde vám riziko pro životní prostředí. Proto je rozhodně lepší, pokud nedopalek skončí v popelníku nebo koši na odpadky, kde se stává součástí komunálního odpadu a je o něj podle toho postaráno. Horší je, když skončí v odhozený někde do trávy nebo do kanálu, protože pak se znečištění dostává do přírodního prostředí.

Čtěte také: Jak recyklovat starý šicí stroj

Druhým důvodem obtížné recyklace a využití je velký rozptyl nedopalků v odpadu nebo v přírodním prostředí. Má-li být jejich využití postaveno na průmyslovou bázi, je třeba pro ně vybudovat efektivní sběrný systém. Zdá se, že zatím neexistují jednoduché mechanismy nebo postupy, které by zajistily účinnou a ekonomickou separaci nedopalků nebo vhodné zpracování zachycených chemických látek.

Možnosti recyklace a využití acetátu celulózy

To však neznamená, že by se na tomto poli nic nedělo. Existuje řada prací, v nichž vědci takové využití hledají, často již s povzbudivými výsledky v praxi. Nejčastěji se zaměřují na zpětné získávání celulózových vláken z filtrů, zejména ve formě nanovláken/nanokrystalické celulózy (NCC). Jde o velmi univerzální materiál se širokým použitím, o který je v poslední době velký zájem na poli technologických inovací.

Přestože je na světě každou minutu odhozeno miliony nedopalků, jsou velmi rozptýlené. Na to, aby je bylo možné nějak smysluplně využít, je třeba mít nějaký dostatečně výkonný sběrný systém.

EcoButt: Slovenský průkopník recyklace nedopalků

Pochopili to ve slovenské společnosti EcoButt, která má sídlo v Žiaru nad Hronem. Ve svém provoze zpracovávají cigaretové filtry na granulát, použitelný při výrobě asfaltových směsí. Materiál z nedopalků může nahradit běžně používaný celulózový granulát, vyráběný ze dřeva, který se přidává do asfaltu, aby se omezila jeho stékavost. Pro postup již podali patentovou přihlášku, proto se o podrobnostech technologického postupu zatím příliš nerozšiřují. Základem je ale sběrný systém.

Má-li společnost provozovat technologii na zpracování nedopalků, potřebuje jejich stálý přísun, což znamená mít dostatečně výkonný sběrný systém. Proto nabízejí městům, obcím i firmám zřízení sběrného systému na nedopalky. Na vytipovaná místa, kde se shromažďují kuřáci, nainstalují vlastní uzamykatelné sběrné kontejnery s originálním designem, odolávající počasí. Společnost zabezpečuje pravidelné vyprazdňování jednou až dvakrát měsíčně a následnou recyklaci sebraných nedopalků.

Čtěte také: Zodpovědný přístup k recyklaci kávových kapslí

Re-cig: Italský start-up s podobným konceptem

Start-up s podobným konceptem se rozběhl i v Itálii. Společnost Re-cig vyrábí a instaluje tzv. Smokers Pointy s kontejnery/popelníky na nedopalky. Rovněž zajišťuje jejich pravidelný odvoz a následné zpracování. Získávají z nich po vyčištění acetát celulózy, z něhož se dále vyrábí drobné plastové výrobky.

Využití nedopalků v asfaltu

O pokusech s využitím nedopalků jako přísady do asfaltu referovali již před pěti lety vědci z RMIT University v australském Melbourne. Bez větší předběžné úpravy je přidávali do asfaltu. Ten nedopalky perfektně obalil a uzavřel tak jejich znečišťující látky uvnitř hmoty, takže podle analýz nedocházelo k únikům znečišťujících látek do okolního prostředí. Připomíná to postupy nakládání s nebezpečnými dopady, které jsou před uložením na skládku zality do skla, či betonu, čímž se zamezí únikům znečišťujících látek.

Podle autorů takto upravený asfalt nepohlcuje v horkých dnech tolik tepla jako klasická varianta, takže by snad mohl sloužit pro zmírnění efektu tzv. tepelného ostrova ve městech.

Další možnosti využití

Zprávy o výzkumných studiích přinášejí také trochu bizarní možnosti. Jeden britský vědec si například všiml, že nedopalky používají ptáci při stavbě hnízd, zřejmě jako tepelnou izolaci.

Společnost TerraCycle, která se proslavila tím, že hledá využití pro obtížně recyklovatelné materiály, má také program na recyklaci nedopalků. Sbírali je dobrovolníci z celého světa a zasílali na adresu firmy. Ta z nich po vyčistění získávala čistý acetát celulózy, v něhož byl pak vyroben nábytek. Na plastové zahradní křeslo bylo potřeba přes 200 tisíc nedopalků. Myšlenka je to pěkná, ale u společnosti TerraCycle jde spíše o dobrovolnictví a ruční výrobu.

Čtěte také: Výzvy v recyklaci tvrzených plastů

Recyklace acetátu celulózy v České republice

Výzkum a vývoj

V Česku se materiálové využití náplní teprve zkoumá. Na výzkumu se podílejí Vysoká škola chemicko-technologická v Praze (VŠCHT) a Fakulta chemická VUT Brno. „Materiálové složení náplní je vícekomponentní, a proto je i více možností recyklace. Zaměřujeme se však nejvíce na recyklaci acetylcelulosy a PLA (polylaktidová vlákna, pozn. aut.), které se v některých typech nacházejí.

„Výsledky jsou zatím v rovině laboratorních testů různých strategií. V příštím roce předpokládáme testy ve čtvrtprovozních zpracovatelských zařízeních. Výzkum na půdě VŠCHT skončil loni zatím bez valných výsledků. „Cílem výzkumu bylo zjistit, jestli je možné vyrobit z náplní nějaký konkrétní výrobek. Vzniklý materiál měl velice dobré mechanické vlastnosti, ale nebylo možné ho dále zpracovat běžnými výrobními procesy.

„Důvodem je teplota rozkladu papíru a tabáku, která je nižší než zpracovatelská teplota. Šlo by to lisovat, ale to je metoda pomalá, zdlouhavá, neefektivní.

Zapojení společnosti Philip Morris

Společnost Philip Morris spustila sběr použitých tabákových náplní loni v listopadu. Kuřáci nahřívaného tabáku pro zařízení Iqos náplně mohou sbírat do speciálních sáčků, které následně odevzdají v prodejně Iqos. Vysbírané náplně pak putují k recyklaci, nebo se využívají k výzkumu.

„Aktuálně sbíráme tabákové náplně v řádu vyšších stovek kilogramů za měsíc a toto množství od spuštění programu neustále roste,“ uvádí Roman Grametbauer, manažer pro udržitelnost společnosti Philip Morris ČR. Letos v březnu se v Česku v rámci programu vysbíralo 671 kilogramů použitých náplní. Jen za loňský rok nicméně společnost pouze na českém trhu prodala 2,3 miliardy kusů náplní do zařízení Iqos.

Recyklace použitých náplní běží ale teprve prvním rokem. Jednatel společnosti Hugo Repáň uvádí, že se náplně při procesu zpracovávají celé a nerozdělují se na jednotlivé složky. Vzniklý granulát se přimíchává do asfaltových směsí a nahrazuje v nich celulózu.

„Během spolupráce jsme museli vymýšlet nové způsoby zpracování tohoto odpadu. Produkty společnosti Philip Morris se totiž mění a my musíme reagovat na změny při následném zpracování,“ popisuje Repáň. Zařízení Iqos je totiž více druhů a náplně pro ně jsou různé, některé třeba obsahují navíc kovový plíšek. Podle Repáně ale přítomnost kovu recyklaci nevadí.

Koncem loňského roku zpracovala firma EcoButt 150 kilogramů náplní. Letos ale podle Repáně čísla výrazně vzrostla.

Nedělní speciál míří za vědci z chemické fakulty VUT v Brně

Nedělní speciál dnes míří za vědci z chemické fakulty VUT v Brně, kteří na výzvu koncernu Philip Morris vyvíjejí nové možnosti, jak efektivně recyklovat tabákové náplně. Zájem o alternativy cigaret totiž neustále roste. Jen v tuzemsku prodal předloni zmíněný výrobce nejprodávanějších zařízení pro nahřívání tabáku více než 2,3 miliardy kusů tabákových náplní.

Bezdýmné tabákové náplně se od klasických cigaret liší tím, že tabák se uvnitř nespaluje, ale pouze nahřívá. Před vyhozením se tedy nezhasínají a kuřáci je mohou vrátit do krabičky a vyhodit do odpadu později. I přesto však část použitých náplní končí v ulicích či v přírodě. Předloni proto tabáková firma odstartovala sběr náplní ve svých prodejnách. „Náplně kromě tabáku ve formě tabákového papíru obsahují cigaretový papír, nerezový plíšek, některé také filtr z PLA, ale především acetát celulózy - bioplast, který má zajímavé vlastnosti.

Výzkumníci z univerzity ve Zlíně ověřili, že z acetátu celulózy lze vyrobit účinné sorpční membrány na dočišťování vody. Nové způsoby materiálového využití aktuálně hledají i brněnští odborníci na bioplasty. Využívají metodu kaskádové recyklace náplní, která jim umožňuje z materiálové směsi postupně odebírat jednotlivé složky a nacházet jim nové využití jednodušeji než v nadrcené směsi.

Vědci chtějí nejdřív oddělit tabákový papír, aby se mohli zaměřit na zbytkový nikotin. Podle něj se poté výzkumníci pokusí dobře zvládnout separaci a dokonalé vyčištění acetátu celulózy od cigaretového odéru. „Těžko bude výrobce někoho přesvědčovat, že je daný výrobek z recyklátu skvělý, když bude zapáchat jako nedopalek cigarety.

Čistá vlákna acetátu celulózy je pak možné využít jako výztuž do kompozitů pro 3D tisk. Odpadní papír pak po izolaci tabáku, kovu a acetátu celulózy poslouží jako aditivum do hlíny pro výrobu cihel - vypálením ve hmotě cihly vznikne pórozita zlepšující její kvality. Sběr použitých tabákových náplní je zatím na počátku a výzkumníci proto měli zpočátku k dispozici jen omezené množství materiálu k výzkumu a testování.

Zájem uživatelů o sběr náplní ale roste a koncem loňského roku tak bylo již dostatek materiálu i na další testy. „Uživatelé se o novém sběrném systému teprve dozvídají.

Páchnoucí nedopalky z cigaret mohou být vítanou surovinou pro výrobu speciálních filtrů

„Tady je roztok připravený z vajglů, je to smradlavá hnědá kapalina,“ ukazuje vědecký pracovník Dušan Kimmer obsah nádoby.

„Zjistili jsme, že nedopalky jsou třetí nejrozšířenější odpad v mořích. A je to problém i na pevninách. Kam s tím, co s tím. Zkoušeli jsme je recyklovat a vyrobit z nich něco užitečného.“

Acetát celulózy použitý na výrobu cigaretových filtrů mimo jiné dokáže zachytit i hormony obsažené v odpadních vodách. Předchází tomu ale náročný proces.

„Nejdřív čištění vodou a etanolem. Potom jsme tyto nedopalky rozpustily a této roztok jsme ještě dále přečistili víceméně na čistý roztok acetátu celulózy, který jsme zvlákňovali v elektrostatickém poli. Připravili jsme tak nanovlákna,“ přibližuje Kimmer.

Nanovlákna se z tohoto pole vytahují za odpařování rozpouštědla na záchytnou textilii. Ta je náplní speciálních filtrů.

„Hormony ve vodě většinou pocházejí z hormonální antikoncepce. Jejich negativní efekt na vodní organismy je známý, dochází k zásadním biologickým změnám a zásahu do celého ekosystému,“ vysvětluje ředitel Centra polymerních systémů Vladimír Sedlařík, proč se rozhodli s tím něco udělat.

Sběr nedopalků podle něj sice může být titěrná a zdlouhavá práce, výsledky výzkumu ale mluví pro další využití těchto odpadků.

„Procházel jsem se ulicemi Zlína, viděl jsem nedopalky a došlo mi, že je to acetát celulózy a odpad, pojďme to zkusit. V Česku roste zájem o bezdýmové alternativy mezi kuřáky. Společně s tím je aktuální i téma recyklace použitých náplní a vysloužilých zařízení. Společnost Philip Morris International má programy na recyklaci jak náplní, tak přístrojů a čeští zákazníci na možnost recyklace reagují prý nadšeně.

Češi - nadšenci do recyklace „Projekt recyklace náplní jsme nejdřív rozjeli jako pilotní a obrovský zájem lidí nás překvapil. Zákazníci vzali prodejny, kde jsme náplně sbírali, útokem. Předčilo to naše očekávání. To, co jsme chtěli vysbírat za dva měsíce, jsme vysbírali asi za dva týdny,“ uvedla v rozhovoru v pořadu FLOW manažerka produktové udržitelnosti ze společnosti Philip Morris ČR Karolina Nováková.

Náplně pak mohou mít širokou škálu často nepředstavitelného využití. U příležitosti loňského desetiletého výročí značky IQOS vznikla například limitovaná edice zimních bund vyrobených právě z recyklovaných tabákových náplní. Podílel se na ní světoznámý DJ a producent Steve Aoki a kolekce je zajímavá mimo jiné i proto, že na výplň jedné z bund byl použit acetát celulózy z více než tisíce recyklovaných náplní, které se sbíraly v Česku.

V Česku Philip Morris spolupracuje na programech dalšího využití například s Fakultou chemickou brněnského Vysokého učení technického na metodě takzvané kaskádové recyklace.

Ještě dál je však projekt recyklace na Slovensku. „Na Slovensku už máme svého recyklátora, kterým je společnost Reneso. Naše náplně zpracovávají na pelety, které se pak používají při výrobě asfaltu a jde o velmi úspěšný projekt. Na Slovensku už slouží první takto postavená cesta,“ dodala ve FLOW Nováková.

Acetát celulózy v brýlích a snaha o udržitelnost

Jedním z tradičních materiálů při výrobě brýlí je acetát celulózy. Vyrábí se vstřikováním, stejně jako klasické plasty. Při tomto procesu se mísí přísady, pojivo a prášek, z nichž vznikají malé částice ve formě granulátu. Při následném vstřikování granulátu dochází k odvzdušňování, zahříváním pak ke slučování hmoty a následně vzniká konečný produkt.

Většina acetátových obrub se vyrábí klasicky z acetátového plátu, takže obvykle vzniká velké množství odpadu. Přední části obrub a stranice jsou obvykle „vyraženy“ nebo vyříznuty frézováním.

Acetát celulózy jako materiál je poměrně ekologický, protože se skládá z bavlny, kyseliny octové a změkčovadla. Při vstřikování brýlových obrub vzniká zpravidla méně odpadu, protože do formy se vstříkne pouze tolik roztaveného plastu, kolik je potřeba k výrobě obruby či jiného plastového zboží, jako jsou láhve nebo např. kostky Lego. Vstřikováním se proto vyrábí řada plastových předmětů.

Fiona E. Anderson se na základě výzkumu zadaného Světovým ekonomickým fórem domnívá, že při nákupu brýlí zákazníci čím dál tím více dbají na udržitelnost, nejvíce pak generace nejmladší. U tzv. generace baby boomers nad 60 let je to z 65 %, u generace X (čtyřicátníci až padesátníci) ze 73 %, u mileniálů (dvacátníci až čtyřicátníci) ze 71 %, u generace Z (náctiletí až dvacetiletí) je to dokonce ze 75 %.

Jako nové materiály se začaly používat recyklované plasty i kovy. Brýlové obruby lze vyrábět např. z plastu typu rPET. V případě firmy Cameo Sustain jsou všechny obruby vyrobeny ze 100% recyklovaných materiálů s novými biologickými změkčovadly (důvodem je zvýšení odolnosti materiálu a estetičnost).

Japonská společnost Zenbird spojila dohromady dvě slova pro brýle a plasty a vytvořila značku GlaPLa (glasses & plastics). Každá brýlová obruba je vyrobena ze dvou 500ml PET lahví sesbíraných v zemi, pouzdro na brýle je z recyklovaného kartonu a čisticí hadřík je také vyroben z recyklovaných produktů.

Značky SEa2See a Waterhaul využívají recyklované plasty z moře - obvykle vyřazené rybářské sítě - a redukcí plastového odpadu na monomery pomocí chemických reakcí vytvářejí nově polymer.

U tohoto procesu chemické recyklace se rozkládá plastový odpad na primární molekuly, které jsou hlavními prvky pro výrobu acetanhydridu. Tento proces tedy vytváří 100% udržitelné acetátové vločky (využívá se odpad běžně ukládaný na skládky), dřevní hmoty a kyseliny octové na bioacetát pomocí bioplastikátorů, nikoli tradičních chemických změkčovadel.

ECONYL® se může pochlubit stejnými vlastnostmi jako nylon, ale na rozdíl od tradičního nylonu lze nylon ECONYL® opětovně recyklovat a znovu tvarovat.

Iniciativy pro sběr a recyklaci cigaretových nedopalků

Ani plastová brčka, ani vatové tyčinky, ani igelitové pytlíky. Jedním z nejnebezpečnějších plastů jsou cigaretové filtry vyrobené z acetátu celulózy. Jejich hlavní nebezpečí spočívá prý v tom, že na kuřáky nepůsobí „plastově“ a řada z nich si myslí, že jsou rozložitelné, proto je bez ostychu pohodí na ulici či do kanálu. Inovativním způsobem si s nimi zkouší poradit indická organizace Swachh Association.

tags: #acetát #celulózy #recyklace

Oblíbené příspěvky:

• Provozní doba skládky Němčice
• Typy, třídění a likvidace nemocničního odpadu
• Využití travního kompostu
• Objevte Smržovku a Jizerské hory
• Zranitelnost Evropy vůči změnám klimatu