Charakteristika plastových odpadů a možnosti jejich recyklace

Plasty jsou v současnosti všudypřítomné v našich životech a nacházejí se v nespočetných formách, tvarech a aplikacích. Od obalů, stavebních materiálů, přes elektroniku a automobilový průmysl až po zdravotnické materiály či nástroje, přístroje a díly. Plastové materiály jsou v některých oblastech nenahraditelné. Z běžných výrobků, jako jsou hračky, nádobí, nábytek, oblečení, sportovní náčiní, nástroje určené pro zemědělství a lov, různé nádoby, nátěrové hmoty a další se po skončení jejich životnosti stávají odpady.

Plastové odpady a mikroplasty mohou mít negativní dopady na životní prostředí a také zdraví lidí, proto je třeba tuto oblast regulovat. Celosvětová výroba plastů trvale roste. Podle statistik OECD (Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj) se za posledních dvacet let celosvětová produkce plastového odpadu zdvojnásobila a tento trend se má v příštích desetiletích dále zvyšovat.

Legislativní rámec

Zákon č. 243/2022 Sb. uvádí seznam výrobků, které je od 1. 10. 2022 zakázané uvádět na trh a do oběhu. Také stanovuje nové povinnosti výrobců jednorázových plastových výrobků, jako povinnost evidence výrobků uvedených na trh, označování výrobků, osvětová činnost, úhrada nákladů obcím za úklid odpadu (littering), zakládání a provozování kolektivních systémů a možné sankce spojené s nedodržováním zákonných povinností.

Zákon č. 244/2022 Sb., kterým se mění některé zákony v souvislosti s přijetím zákona o omezení dopadu vybraných plastových výrobků na životní prostředí.

Nařízení EU 2020/2151 specifikuje povinnosti související s označováním vybraných plastových výrobků.

Čtěte také: Podrobný popis klimatické oblasti T3

Technologické možnosti recyklace plastových odpadů

Tento příspěvek se dívá na významnou část obalových odpadů, totiž plasty, z hlediska technologických možností jejich recyklace. Je zaměřen především na nejfrekventovanější obalové plasty - polyolefiny, zejména polyethylen (PE) a polypropylen (PP), polyvinylchlorid (PVC) a polyethylentereftalát (PET).

Recyklaci rozlišujeme:

• Přímou neboli materiálovou (využití odpadních plastů a pryží, většinou ve formě hrubší či jemnější drti, jako druhotné suroviny).
• Chemickou (podrobení odpadních polymerních materiálů např. pyrolytické nebo hydrolytické degradaci, jejímž výsledkem jsou produkty typu paliv, rozpouštědel, či znovu polymerovatelné monomery).
• Energetickou, resp. oxidační, kam spadá i spalování odpadů za účelem využití jejich energetické hodnoty.

Chemická recyklace

Chemická recyklace je dnes nejpokročilejším způsobem chemické recyklace odpadních polymerních materiálů. Její předností je znalost technologického a chemicko-inženýrského řešení a značný ekonomický efekt. Poskytuje použitelné produkty (např. paliva, rozpouštědla) a byla vyzkoušena pro plasty i pryže.

Praktickou variantu pyrolytické degradace odpadu polymerů představuje redukční pyrolýza. Tento proces je založen na současném působení oxidu uhelnatého, vody a tepla. Odpadní polymery transformuje na dosti ušlechtilá paliva.

Cenné produkty lze získat také hydrolytickou degradací odpadních polymerních hmot za přítomnosti kyselých nebo bazických katalyzátorů. Ta přichází v úvahu pro polykondenzáty. Hydrolýzou nebo alkoholýzou lze např. z polyamidů získat znovu polymerizovatelný monomer, z polykarbonátů bisfenol, z polyethylentereftalátu kyselinu tereftalovou a ethylenglykol, z polyaminů diaminy a odpovídající kyselinu, z polyurethanů aminy a polyoly, atd.

Čtěte také: Riki a Diablo - detailní analýza

Oxidační degradace polymerů při teplotě okolí nebo při zvýšené teplotě (autooxidace), je řetězová reakce volných radikálů, při níž nejdříve vznikají peroxidické sloučeniny, jež se v další fázi štěpí na směs kyslíkatých produktů.

Energetická recyklace

Spalování je speciální případ oxidační degradace, při níž nejdříve vznikají těkavé organické produkty, které se v plynné fázi prudce oxidují. Tento způsob recyklace polymerních odpadů je snadno proveditelný a celkem běžný především proto, že všechny polymerní materiály jsou v podstatě snadno spalitelné (při teplotách okolo 900 o C). Je odůvodnitelný i ekonomicky, zvláště když se odpadového tepla využívá pro výrobu páry nebo elektrické energie.

Tuto skutečnost lze názorně ilustrovat porovnáním hodnot výhřevnosti několika průmyslových odpadů a hnědého uhlí spalovaného u nás (tab.I).

Tabulka I. Porovnání výhřevnosti vybraných průmyslových odpadů a severočeského hnědého uhlí.

Protože část exhalací může být agresivní, podobně jako při spalování severočeského hnědého uhlí obsahujícího značný podíl síry, je třeba spaliny před vypuštěním do ovzduší důkladně čistit.

Materiálová recyklace

Bylo vyvinuto zařízení, na kterém je možno zpracovávat odpad veškerých typů termoplastů o přibližně stejném tavném indexu. Umožňuje zpracovávat i termoplastický odpad s obsahem až 30 % přísad (vláknitého výztužného materiálu, minerálních plniv apod.), např. na velkoplošné přepravky. Podobně se vyrábějí palety a kontejnery z granulátu odpadních termoplastů.

Čtěte také: Přírodní bohatství Austrálie

Zpracovává se dvoufázově, napřed přímým lisováním při 250 o C na fólie a desky, ze kterých se pak tvarují příslušné výrobky. Na palety z odpadních materiálů se používá směs 50 % plastového odpadu a 50 % papírového odpadu.

Materiál je po homogenizaci plastikován a vytlačován na pásy, které se navrství na příslušnou tloušťku a za studena vylisují do žádaného tvaru. Palety označované jako "K-Pal" jsou složeny ze dvou dílů, mezi nimiž je uložen přepravovaný výrobek, a proto jsou vhodné pro volné stohování.

Vzhledem k podobnosti vzhledu takto získávaného materiálu vzhledu dřeva a také pro jeho vynikající odolnost vůči povětrnosti se z něj dále vyrábí také zahradní nábytek, vybavení dětských hřišť, okenní rámy, dekorativní květináče apod.

Netříděné plastové odpady ve směsích s dalšími (prach, dřevo, hliník, papír, lepenka atd.) se zpracovávají na přepážky, cívky, laťky na ploty, meliorační trubky apod. Linku lze upravit na výrobu granulátu homogenního odpadu. Jejím základem je mohutný vytlačovací stroj.

V hospodářsky vyspělých státech se sbírají v mnoha podnicích, obchodních organizacích a třídí i z komunálních odpadů již téměř deset let. Zpracovávají se zejména opět na fóliové materiály a desky, ale také na kryty elektropřístrojů a jiné vstřikované dílce, přepravky, trubky pro zavlažování, kanalizační roury apod.

Vliv teploty na zpracování recyklátu

Při zpracování recyklátu hraje velkou roli teplota, protože na ní závisejí tokové charakteristiky materiálu, a to především u polyethylenu. Ukazuje to názorně tab.II porovnávající tzv. exponent toku (směrnici logaritmické závislosti smykové rychlosti na smykovém napětí) původního vysokohustotního polyethlylenu (PE-HD) a jeho recyklátů zpracovaných vstřikováním při různých teplotách.

Tabulka II. Vliv teploty zpracování recyklátu PE-HD na exponent toku materiálu při 225 st.C.

Na druhé straně, mechanické vlastnosti recyklovaného materiálu se mění poměrně málo, podobně jako při recyklaci polypropylenu.

Recyklace specifických plastů

Polyethylen a Polypropylen

Jedná se především o nejrůznější duté obaly (lahve, kelímky, dózy, kontejnery všech velikostí). Obalový odpad tohoto typu bývá ve srovnání s fóliovým odpadem více znečistěn jak zbytky baleného obsahu, tak součástmi obalu z jiných materiálů (uzávěry obalů, etikety, adhezní prostředky atd.).

Regranulát z PE je možno znovu zpracovat buď samotný, nebo ve směsi s panenským polyethylenem na tuhé duté obaly, a to buď jednovrstvé (pouze pro nepotravinářské aplikace), nebo vícevrstvé, což je ovšem technicky i ekonomicky náročnější. Soustředným výtlačným vyfukováním jsou např. vyráběny dvou- až čtyřvrstvé lahve na základě PE-HD.

Regranulát z PP, který pochází většinou z recyklovaných skříní automobilových akumulátorů, se zpracovává ponejvíce opět na tyto výrobky a dále i jiné vstřikované součásti.

Polyvinylchlorid (PVC)

Ohebné polyvinylchloridové obalové fólie (filmy) se využívají zejména pro jejich nastavitelné (kvalitou a kvantitou změkčovadla) bariérové vlastnosti ke skupinovému i spotřebitelskému balení, hlavně masa a masných výrobků. Proto se použité nacházejí především v komunálním odpadu, jehož podstatná část je i ve velmi vyspělých státech stále ještě zneškodňována, resp. spalována.

S myšlenkou třídit je a recyklovat přišla firma Reynolds již před deseti lety, ale její realizace se příliš významně nerozšířila. Určitou komplikací při recyklaci, zejména lahví, je jejich třídění. Ačkoli lze PVC na základě rozdílné hustoty poměrně snadno oddělit od polyolefinů, opak platí při separaci od PET, jehož hustota je prakticky stejná jako polyvinylchloridu.

Je-li PVC znečištěn polyethylentereftalátem, nedochází při zpracovatelských teplotách k roztavení PET a je třeba jej odfiltrovat. V opačném případě, je-li PET znečištěn polyvinylchloridem, PVC degraduje při teplotách nutných ke zpracování polyethylentereftalátu.

Jakmile je však separace provedena, nečiní zpracování PVC při jeho recyklaci potíže. Odpady se drtí (melou), v případě potřeby restabilizují, eventuálně přidají maziva a znovu tváří. Při zpracování recyklátu nedochází k tvorbě větších emisí do ovzduší než při zpracování panenského PVC.

Většina recyklátu se zpracovává na trubky, zejména k dopravě médií bez tlaku, např. kanalizační, protože v těchto případech neplatí žádná omezení. Zpracování recyklovaného PVC opět na obaly, tj. recyklace v pravém slova smyslu, je velkou výzvou ze strany ekologických lobby, naráží však na velmi přísné požadavky na lesk, barvu a průzračnost obalů. Kromě toho poměrně velká cena recyklátu jej více předurčuje k cenově náročnějším aplikacím. Navíc obsah recyklátu bývá legislativně omezen.

Proto na širší využití recyklovaného PVC zůstávají obalové materiály celosvětově spíše jen, i když horkým, kandidátem. V Americe je recyklace polyvinylchloridových obalů zcela zanedbatelná. V Evropě, zvláště v oblasti lahví, je podstatně významnější.

Polyethylentereftalát (PET)

Vytlačované fólie z vysokomolekulárního PET neobsahujícího kontaminanty se používají k výrobě blistrových obalů, pohárků, misek na potraviny apod. Již před deseti lety se k výrobě těchto obalů spotřebovalo nejméně 36 000 tun panenského polymeru a trh s tímto typem PET stále roste, i když současně sílí tlak na jeho recyklaci.

Ze směsí recyklovaného a panenského PET se ve světě začaly před deseti lety vstřikováním vyrábět rázuvzdorné základny přivařované ultrazvukem k měkkým nápojovým lahvím. Původně průzračné, později „zamrzlé“, nakonec začaly obchodní společnosti preferovat barevné.

Z peletizovaného recyklátu PET se vyrábějí kartony k balení vajec, fólie pro blistrová balení kosmetických výrobků, přepravky pro plechovky a jiné duté obaly na nápoje, lehčené fólie nahrazující izolační lehčené fóliové materiály z polystyrenu a řada dalších produktů, jejichž vývoj stále pokračuje.

Recyklace polyethylentereftalátových měkkých nápojových lahví má své počátky téměř shodné s jejich uvedením na trh. Již v roce 1984 bylo v devíti státech USA sesbíráno a recyklováno téměř 98 % použitých lahví, což činilo 45 500 tun. Na základě tohoto experimentu se rozeběhla recyklace PET lahví v celých Spojených státech.

V roce 1989 činila „federální“ recyklace PET lahví 23 % a vrcholu dosáhla v roce 1994 s 33,7 %. Následující pokles recyklace až na 23,5 % v roce 1998 byl způsoben snižující se cenou panenského PET.

V současné době se v USA recykluje 27,1 % všech polyethylentereftalátových obalů. Výsledkem je vysoce čistý PET a PE-HD o střední čistotě (kontaminovaný polypropylenem, ethylenvinylacetátovým kopolymerem a adhezivy).

Regranulát polyethylenteraftalátu se pak ve většině případů (asi 78 %) zpracovává na vlákna (což v České republice činí a.s. Silon v Plané nad Lužnicí), dále na lepicí pásky (7 %), slitiny a směsi (7 %), polyoly (7 %), fólie (1 %) a ještě méně na lahve (0,5 %).

Jsou-li konečným produktem polyoly, nejedná se pochopitelně o recyklaci materiálovou, ale chemickou, založenou na hydrolytickém procesu, který také může pokračovat novou polykondenzací monomerů, jejímž výsledkem je vlastně opět panenský PET, byť byl vyroben recyklací.

Přes jeho čistotu prakticky shodnou se skutečně panenským PET se jej při výrobě lahví používá jen 25 %. Vidíme tedy, že recyklačních technologií máme k dispozici celou řadu.

Analýza komunálních plastových odpadů

EKO-KOM provádí rozbory za účelem stanovení průměrné roční celorepublikové skladby odpadů a sledování jejího vývoje v čase. Výsledky tedy není vhodné používat např. pro porovnání skladby v jednotlivých krajích. Byť se analýzy provádí v každém jednotlivém kraji, aby byly pokryty nezbytné stratifikační parametry (pokrytí krajů ČR je jen jedno z několika stratifikačních kritérií), není vhodné z výsledků krajské rozdíly ve skladbě usuzovat.

Mezi další stratifikační kritéria, jež je nezbytné při vzorkování obsáhnout, patří velikost obce, v níž je odpad produkován, typ zástavby jakožto indikátor socio-ekonomických poměrů obyvatel, typ sběru plastových odpadů (veřejná sběrná síť, door-to-door sběry nebo třeba pytlové sběry) a samozřejmě roční období.

I přesto je nutné pamatovat, že základní charakteristikou všech komunálních odpadů je velká proměnlivost jejich skladby. Právě kvůli této heterogenitě je potřeba analyzovat obvykle větší množství vzorků, aby bylo možné výsledky považovat za reprezentativní. EKO-KOM proto analyzoval v roce 2022 téměř 150 vzorků komunálních plastových odpadů, v roce 2023 už ale bezmála 180 vzorků plastů a další stovky vzorků jiných odpadů.

Při rozborech komunálních plastů EKO-KOM nyní rozlišuje 19 látkových skupin, ale třeba u SKO se jedná o 47 skupin.

Tabulka 1 - Průměrná hmotnostní skladba komunálních plastových odpadů v ČR v r. 2022

Výsledky v tabulce výše nám říkají, že vážený průměr podílu fólií v komunálních plastových odpadech v ČR v roce 2022 zjištěný z vybraných vzorků byl 27,0 % hm. Hodnota mediánu nám pak říká, že přesně polovina vzorků obsahovala méně než 23 % hm. fólií a přesně polovina vzorků obsahovala více než 23 % hm. fólií. Pokud bychom ale analyzovali absolutně všechny plastové odpady tohoto typu vyprodukované za celý rok 2022 v celé ČR, zjištěná hodnota by s 95% pravděpodobností byla mezi 24,3 % hm. a 29,1 % hm.

Popsaný proces je nezbytnou součástí fungování Systému EKO-KOM, bez něhož by nebylo možné vypočítat míru recyklace plastových obalů nebo stanovit podíly obalů určených k proplacení jednotlivým partnerům Systému. Analýzy jsou prováděny tak, aby reflektovaly proměnlivost odpadu napříč územím ČR v každém roce. Za pomoci statistických metod je pak stanovena průměrná skladba odpadu, která je v souladu s legislativními požadavky považována za reprezentativní vůči relevantním odpadovým tokům.

tags: #charakteristika #plastových #odpadů

Oblíbené příspěvky:

• Závazek ČR k obnovitelným zdrojům
• Odpadkové koše Orion: Recenze
• Recyklace odpadu v České republice
• Ústí nad Labem a odpadové hospodářství
• Environmentální ekonomie - podrobný přehled