Mechanické Znečištění Obalových Materiálů: Zdroje a Řešení

Plasty jsou neodmyslitelnou součástí našich životů, využíváme je v práci i během volnočasových aktivit, balí se do nich zboží i potraviny, neobejde se bez nich zdravotnictví ani výzkum. Díky plastům došlo k obrovskému zvýšení trvanlivosti potravin. To si málokdo uvědomuje.

Plasty dnes nalezneme všude - ve zdravotnictví, v technických odvětvích, v zemědělství, ale nejvíc se jich spotřebuje v obalových materiálech. Mají ale zásadní stinnou stránku - plastový odpad se rozkládá stovky, ne-li tisíce let. Velká tichomořská odpadková skvrna je jasně viditelným důkazem zamoření životního prostředí. Otázka zní: Co s tím?

Většina lidí si stěžuje, že je každá okurka zabalená zvlášť. Kdyby nebyla, tak jich sem ze Španělska dojede půlka. Takže buď můžeme do potravin něco přidávat, takzvaná éčka, ale to nikdo nechce, anebo to musíme dobře zabalit pod ochrannou atmosféru, ale tam zase máme ty plasty.

Ano každý plast se dá zrecyklovat, otázka je jak. Existují různé technologie - mechanická, chemická recyklace - a každý plast vyžaduje jiný přístup. Problém je, že jich je mnoho různých druhů. Ty trojúhelníčky na obalech - značící, o jaký plast se jedná a co se dá recyklovat - mají čísla jedna až sedm, přičemž sedmička je „ostatní“, kam se může schovat mnoho druhů plastů.

Na třídicích linkách odpad dotřiďují lidé stále převážně ručně. Jeden vytahuje PET lahve, jiný velké duté obaly, třeba od pracích prášků, další fólie. A co zbude, je směsný plastový odpad, který se už recykluje obtížně. Plasty totiž nelze jednoduše smíchat a přetavit, vznikla by heterogenní směs se špatnými mechanickými vlastnostmi.

Čtěte také: Tipy pro mechanické čištění WC

Co s tím? Dají se využít pro „low-cost“ aplikace, kde na mechanických vlastnostech nezáleží. Může jít například o kanálové potrubí, které se uloží do země. Když na něj nesvítí slunce, vydrží tam věky. Právě ta trvanlivost, díky které si plasty získaly tolik příznivců, je dnes i jejich největší problém. Plasty jsou pořád velmi levné, takže se v mnoha aplikacích nadužívají. Třeba zrovna u těch obalových materiálů. Koupíte si nějakou věc a ta je zabalená v mnoha vrstvách plastových obalů.

Když jsme u obalových materiálů, můžeme se například ptát, jestli si dám nákup do mikrotenového, nebo papírového pytlíku. Ekologičtější je mikrotenový pytlík. Papírenství je jedno z odvětví, které je nejnáročnější na spotřebu energie a vody. Například nákupní tašky jsou všechny z polyethylenu, který se dá velmi dobře recyklovat. Navíc pokud bychom tašku používali opakovaně, je to ideální alternativa.

Když budeme zvažovat náhrady plastů u jednorázových aplikací, je vždy třeba vzít v úvahu celý životní cyklus toho výrobku. Od výroby, dopravy na místo, užití až po dopady recyklace na životní prostředí.

Systém odpadového hospodářství na celém světě funguje velmi špatně. Až pětadevadesát procent všech odpadků, které jsou v mořích a oceánech, se do nich dostalo osmi řekami. Šest jich je v jihovýchodní Asii a dvě jsou v Africe. A tam to odpadové hospodářství opravdu nefunguje. Není tam infrastruktura na recyklaci ani na spalování. Ale například Keňa či Tanzanie přistoupily k celkem drastickým trestům za používání jednorázových plastů, například mikrotenových pytlíků.

Na loňské konferenci Ústavu makromolekulární chemie AV ČR Polymery pro udržitelnou budoucnost 2024 vystoupil s inspirativní přednáškou profesor Anthony Ryan. Poukázal na zásadní myšlenku - hodnotu materiálu neurčuje jeho složení, ale lidé. Jako příklad uvedl pětilibrovou bankovku a obal od tyčinky Corny. Jsou vyrobeny ze stejného materiálu, přesto jedna položka má hodnotu pěti liber a druhá není vnímána jako nic cenného, takže ji lidé bez váhání zahodí. Jako společnost máme možnost rozhodnout, jakou hodnotu materiálům přisoudíme - a podle toho s nimi také nakládat.

Čtěte také: Úprava odpadů pro recyklaci

Je klíčové, aby lidé měli snadný přístup k třídění plastového odpadu - a to se u nás daří. Možnosti třídění jsou široce dostupné, ať už prostřednictvím kontejnerů na návsi, či sběrných hnízd na sídlištích. U rodinných domů už mohou mít lidé vlastní popelnice na tříděný odpad, což je trend, který se rozmáhá čím dál víc. Sběrná hnízda jsou často přeplněná a musí se vyvážet několikrát týdně. Když však svozová auta místo toho jednou za čtrnáct dní objedou jednotlivé domy, je to logisticky efektivnější a levnější. Dalším pozitivním efektem je, že když mají lidé vlastní popelnice, více dbají na to, co do nich vhazují.

Světová nadace pro recyklaci vyhlásila 18. březen jako globální den recyklace. Jak si v této oblasti vede Česká republika? Daří se nám recyklovat většinu plastového odpadu? Na celkový objem plastového odpadu statistiky neexistují, sledují se jen obalové materiály, protože jejich producenti platí recyklační poplatky.

Podle údajů z roku 2022 se v Evropské unii recykluje šestačtyřicet procent plastových obalů, Česká republika je na tom lépe - s pětapadesáti procenty se dělí s Německem o druhé místo. Je iluzorní si myslet, že se někdy dostaneme na sto procent. Vždycky zůstane něco nerecyklovatelného, co musí do spalovny. Část plastů se ke spalování dokonce přidává záměrně, aby odpad lépe hořel.

Je reálné recyklovat všechny druhy plastů? Na každý plast se najde technologie pro jeho recyklaci. Na třídicí lince se však nutně dostaneme do bodu, kdy už další třídění není ekonomicky výhodné. Zůstane směs plastů a nejlepší, co se s tím dá udělat, je, že putují do spalovny nebo do pyrolýzních procesů, kde nevadí, že jde o různé materiály.

Jako jeden ze způsobů, jak zpracovat nezrecyklovatelný plast, se začínají využívat pyrolýzní jednotky, kde se odpad nespaluje, ale termicky rozkládá. Vzniká plynná složka, která obsahuje hlavně metan, jímž se dá topit, a kapalná složka, což je směs uhlovodíků a může sloužit jako náhrada ropy, tedy i k výrobě nových plastů. „Nejproblematičtější je pevný zbytek, ale ten tvoří jen asi pět až deset procent odpadu,“ říká Hynek Beneš z oddělení zpracování polymerních materiálů Ústavu makromolekulární chemie AV ČR.

Čtěte také: Odstranění mechanického znečištění fasád

Jak také uvádí, u Sokolova se nyní spouští velká pyrolýzní jednotka na zpracování pneumatik. Po pyrolýze stále zbývá třicet až čtyřicet procent materiálu, který nelze efektivně využít, ale pořád je to méně než původních sto procent.

Mnoho lidí vymývá plastové obaly před vhozením do žluté popelnice. Úplně stačí kelímek od jogurtu pořádně vyškrábat.

Jak probíhá samotný recyklační proces? Záleží na tom, o jaký druh recyklace se jedná. U mechanické recyklace se materiál jen přetaví a dostane nový tvar. Tady ale často hrozí, že se s každou další recyklací kvalita materiálu sníží, pokud se nepřidají vhodná aditiva. U chemické recyklace se plast obvykle rozloží na základní stavební jednotky, které se pak znovu složí. Probíhá a výsledky jsou hmatatelné.

Zrovna u obalových materiálů si vzpomeňme, jak tlusté byly mikrotenové pytlíky či PET lahve před deseti lety a jak tenké jsou teď. Díky materiálovému výzkumu došlo k optimalizaci vlastností a snížení množství potřebného materiálu. Pracuje se také na designu pro recyklaci - tedy dělat výrobek tak, aby bylo co nejjednodušší ho recyklovat.

Za nás jsou biologicky rozložitelné plasty vhodné jen pro specifické aplikace, kde není možná recyklace nebo zpětný sběr. V zásadě je nelze využít pro technické aplikace, protože rychle ztrácí užitné vlastnosti. Vedou se debaty o tom, že by tyto materiály měly být speciálně značeny, aby je lidé dokázali rozpoznat. Ale asi by to mnoho lidí neřešilo. Proto se zvažuje vývoj technologie, která by na třídicí lince uměla například pomocí rozptylových metod identifikovat, o jaký materiál se jedná. Mluvíme ale o dost drahém řešení. V zemědělství - například jako mulčovací fólie. I kdybychom je sbírali, recyklovat je nelze, protože jsou příliš znečištěné. Běží naplno.

Řeší se také využívání zelené energie při výrobě plastů, což může výrazně zlepšit jejich celkovou ekologickou bilanci. Obnovitelné zdroje se využívají při výrobě bioplastů ze surovin, jako jsou kukuřice nebo biomasa. Výsledný produkt má naprosto stejné vlastnosti jako plast z ropy - rostlinná hmota zkvasí na ethanol, z něj se získá ethylen a následně polyethylen. Tady ale musíme být opatrní, aby výroba těchto plastů nekonkurovala produkci potravin.

Další možností je výroba plastů přímo z oxidu uhličitého zachyceného z atmosféry. Je ho v ovzduší nadbytek, a přitom se dá využít pro výrobu plastů - místo ropy by tak mohl sloužit jako surovina.

Anthony Ryan ale vyslovil zajímavou vizi. Na naší planetě se uhlík po miliony let ukládal do země, odkud ho dnes čerpáme například v podobě ropy. Vyfukujeme ho do atmosféry, což způsobuje globální oteplování, a proto ho potřebujeme zase nějak dostat zpět. Pokud by se ho podařilo efektivně vyfiltrovat a za pomoci obnovitelné energie přetvořit v plast, bylo by možné tento materiál uložit ve formě neofosilního zdroje zpět do země.

O legislativní problematice obalových odpadů byl čtenář informován v prvním čísle Světa balení /1/. 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) a energetickou, resp. oxidační, kam spadá i spalování odpadů za účelem využití jejich energetické hodnoty /2,3/.

Redukční pyrolýza 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.

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.

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).

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.

Bylo vyvinuto zařízení, na kterém je možno zpracovávat odpad veškerých typů termoplastů o přibližně stejném tavném indexu (obr.1). 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. 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 (obr. 2), vybavení dětských hřišť (obr.3), okenní rámy, dekorativní květináče apod. (obr.4). 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 (obr.4).

V hospodářsky vyspělých státech se sbírají v mnoha podnicích, obchodních organizacích a třídí i z komunálních odpadů již téměř deset let /4,5/. 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. /3/.

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 /6/.

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

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 /7/, 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 znečistěn 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 /8/.

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 /6/. V Americe je recyklace polyvinylchloridových obalů zcela zanedbatelná. V Evropě, zvláště v oblasti lahví, je podstatně významnější.

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 /10/ a trh s tímto typem PET stále roste /6/, 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 /6/.

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 /6/.

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 % /6,9/. 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 /9/.

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 %) /6/.

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 %. Tzv.

Vidíme tedy, že recyklačních technologií máme k dispozici celou řadu. Problematika obalových plastových odpadů není zdaleka jen věcí technickou, ale spíše společenskou a legislativní (organizace sběru odpadů a dalšího nakládání s nimi) i ekonomickou, která ovšem zase musí být řešena legislativní cestou.

Argumentem pro zavedení povinného zálohování byla dříve skupinou prosazovatelů uváděna nízká míra sběru PET lahví. Ovšem od tohoto argumentu upustili, protože míra sběru je nyní okolo 82 %, a to je více, než stanoví právě schválený zákon o jednorázových plastech. Ten určuje cíle sběru minimálně 77 % do roku 2025 a 90 % od roku 2029. Dalším argumentem pro zavedení povinného zálohování je míra recyklace plastů. Ta je v ČR aktuálně okolo 40 %. Pokud by bylo zavedeno povinné zálohování, budou PET lahve stále dokola recyklovány.

Nutno znovu podtrhnout, že tyto zálohované lahve nejsou vymývány a znovu používány tak, jak to známe u skleněných. Při mechanické recyklaci je vrácená PET lahev rozdrcena a přeměněna na granulát tak, jak se děje nyní u nezálohovaných PET lahví. Zajímá nás tedy, kolikrát za sebou je možné recyklovat PET lahev.

Pokud by došlo k zavedení povinného zálohování a PET lahve by byly recyklovány stále dokola v tzv. Bohužel toto není nikde oficiálně deklarováno, stávající a ani nová legislativa toto neurčuje a nebude určovat. Z pohledu bezpečnosti musí finální výrobek, který obsahuje recyklát, být bezpečný a musí splňovat požadavky článku 3 rámcového nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) č. 1935/2004, který stanovuje, že materiál nebo předmět nesmí ohrozit zdraví lidí; nesmí způsobit nepřijatelnou změnu ve složení potravina a nesmí způsobit zhoršení jejich organoleptických vlastností. Je povinností výrobce, dovozce či osoby, která uvádí takové výrobky na trh, aby zajistila a prokázala jejich bezpečnost.

Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) povoluje pro mechanickou recyklaci maximálně 5 % PET, který nepochází z potravinových obalů. Co obvykle tvoří těchto 5 % nečistot? Těch 5 % se přisuzuje zejména přítomnosti jiných než food grade plastům. To je tzv. nepotravinářským plastům, které původně byly vyrobeny pro jiné účely než pro styk s potravinami a tudíž ne plně v souladu s požadavky a kritérii stanovenými nařízením Evropské komise č.

tags: #mechanické #znečištění #obalových #materiálů #zdroje

Oblíbené příspěvky:

• Páté evangelium a Cesta sněžných ptáků – recenze
• Analýza znečištění vody na studentském summitu v Praze
• Více o životě rysa ostrovida
• Co je Ekologická Stopa?
• Průvodce Zařazováním Odpadů