Recyklace plastu HDPE: Proces a význam

Plastové odpady a jejich neblahý vliv na životní prostředí jsou poslední dobou námětem mnoha článků. Z technického a ekonomického problému se tak postupně stává politikum. Charakteristickou nectností většiny publikací na toto téma je vedle pomíjení skutečného stavu věcí i libovolné nakládání s terminologií, které mate čtenáře.

Zcela obecně platí, že ekologický i ekonomický smysl recyklace jakéhokoliv odpadu tkví ve využití jeho materiálového a energetického obsahu. Nejefektivnější je tedy recyklace materiálů vyrobených energeticky náročným procesem z obtížně dostupných surovin. Nutnou podmínkou je dostatečně vysoký rozdíl mezi energetickým vkladem do primární výroby a do recyklace.

V případě polymerních materiálů jsou předpoklady k úspěšné recyklaci podstatně horší. Energetický vklad do výroby polymerů není výrazně vyšší než energetická náročnost jejich recyklace, a proto musí být případ od případu pečlivě váženo, jakým postupem odpadní plasty zhodnotit, aby výsledek ekonomické a ekologické bilance procesu skončil pozitivně. Naštěstí se všechny polymerní materiály vyznačují vysokým energetickým obsahem daným jejich chemickým složením, a tak vždy zbývá jako poslední možnost jejich zhodnocení energetické. Přes uvedené nepříznivé okolnosti byla do průmyslové praxe úspěšně zavedena řada recyklačních postupů a polymerní materiály jsou recyklovány již desítky let.

Všechny důležité a prakticky užívané názvy jednotlivých druhů plastových odpadů a způsobů jejich zhodnocení jsou jednoznačně definované normou ČSN 64 0003 (Plasty. Zhodnocení plastového odpadu. Názvosloví).

Oblíbeným omylem tradovaným v komunitě „zelených“ aktivistů je, že recyklovat se dá všechno. Realita je však taková, že recyklovat lze jen některé druhy plastového odpadu, pro které jsou splněny základní technické a ekonomické podmínky.

Čtěte také: Jak recyklovat starý šicí stroj

Technologický odpad se recykluje ve zpracovatelských závodech již od počátků výroby a zpracování polymerů, tedy již od čtyřicátých let. Technologické odpady jsou buď přidávány přímo k primárnímu materiálu, nebo se z nich vyrábějí stejné výrobky, avšak v nižší kvalitativní třídě. V tomto případě jde vždy o primární recyklaci.

Uživatelský odpad obyvatelstvo dobrovolně třídí z komunálního odpadu a tvoří ho především použité plastové obaly a plastové výrobky s kratší dobou životnosti. Materiálově sestává ze směsi komoditních plastů (tj. HDPE, LDPE, PP, PET, PS) s převažujícím podílem polyolefinů a malou příměsí konstrukčních plastů (ABS, PA, PBT, PC). Vzhledem k obrovskému objemu uživatelského plastového odpadu má jeho zhodnocení celospolečenský význam, ale zároveň představuje z hlediska technologie recyklace nejsložitější problém.

Prakticky jediným spolehlivým zdrojem informací o objemu produkce plastového odpadu jsou výkazy autorizované společnosti EKO-KOM, a. s. Předpokládejme, že plastový odpad z komunálního sběru tvoří téměř výhradně jednorázové plastové obaly. Zanedbáme tedy ostatní vysloužilé plastové výrobky, kterých je v uživatelském plastovém odpadu odhadem nejvýše několik hmotnostních procent.

Podle výročního shrnutí EKO-KOM bylo na trh v ČR v roce 2018 uvedeno 1 187 087 tun obalů pro jedno použití, z čehož bylo 22 % obalů plastových, tj. 261 159 tun. Ze stejného zdroje vyplývá, že z tohoto množství bylo 67 %, tj. 174 977 tun, recyklováno.

Proces recyklace HDPE

Recyklace plastu představuje proces, při kterém se použitý plastový odpad transformuje a znovu získává hodnotu. Tento proces může zahrnovat třídění, čištění a následnou výrobu nových výrobků z recyklovaného plastu. Hlavním cílem recyklace je minimalizovat množství plastového odpadu, který končí na skládce nebo v oceánech.

Čtěte také: Zodpovědný přístup k recyklaci kávových kapslí

Zpracování zbývající směsi plastů po vytřídění PET lahví a PE fólií je obtížnější. Recyklace polymerních směsí prostým míšením jejich taveniny nevede k požadovaným užitným vlastnostem výsledného materiálu. Termodynamicky podmíněná nemísitelnost naprosté většiny polymerů se projevuje separační tendencí polymerních složek směsi, což vede k hrubé fázové struktuře a nedobré adhezi mezi jednotlivými fázovými útvary. Výsledkem je pak špatná soudržnost materiálu, a tedy i nevyhovující mechanické vlastnosti. Degradativní změny polymerů navíc negativně ovlivňují vlastnosti výsledného recyklátu.

Mechanické a estetické vlastnosti recyklátu směsi plastů významně omezují rozsah jeho aplikací na masivní dílce, které nahrazují dřevo nebo beton a nacházejí uplatnění především v pozemním, dopravním a vodním stavitelství a v zemědělství. V angličtině jsou tyto výrobky označovány jako „plastics lumber“, tedy doslova „plastové řezivo“.

Fyzikální recyklace

Pro co nejúčinnější využití surovinového a energetického vkladu do panenského polymerního materiálu je předurčena fyzikální recyklace. Obecně je fyzikální (materiálová) recyklace založena na dodání tepelné a mechanické energie a aditiv (stabilizátorů, barviv, případně i plniv), nutných pro přetvoření odpadní suroviny na nový materiál s mechanickými i estetickými vlastnostmi blízkými panenskému polymeru.

Na operace čištění, separace cizích látek a zdrojů kontaminace, mletí a přetavení se spotřebuje přibližně 15 % ekvivalentní energie panenského materiálu. Ekonomický efekt recyklace se však strmě snižuje s omezováním praktického uplatnění recyklátu v důsledku jeho nižší kvality.

Fyzikální recyklace zahrnuje procesy od mletí upotřebených výrobků přes následné tepelně-mechanické zpracování meliva na granulát po další zpracování obvyklými plastikářskými technologiemi.

Čtěte také: Výzvy v recyklaci tvrzených plastů

Základním předpokladem pro úspěšnou recyklaci jakéhokoliv druhu odpadu je existence vhodného systému jeho sběru a následného dotřídění na dotřiďovacích linkách. V praxi se na dotřiďovacích linkách oba materiály třídí jednak na barevné a čiré fólie (odděleně HDPE a LDPE) a tzv. duté obaly, což je směs PP a HDPE láhví. Oba materiály se navíc vyskytují i v tzv. směsných plastech, které kromě obalů mohou obsahovat i neobalové výrobky.

1. V případě pevných obalů dochází k drcení a mletí na tzv. flakes, tj. částečky o velikosti cca 10 x 10 mm. U flexibilních obalů je proces trochu složitější. Jelikož je výstup z procesu drcení a mletí příliš lehký a špatně se s ním manipuluje, navazuje na něj proces aglomerace. Ta spočívá ve vhánění plastové drtě do válce pomocí vzduchu, přičemž zde pomocí tření vzniká teplo a drť se „speče“ do malých pevných a nepravidelných kousků, tj. aglomerátu.
2. Mnohem náročnější je výroba regranulátu, tj. recyklovaného materiálu ve formě granulí o přesně daném složení. Regranuláty mají o něco horší vlastnosti než granuláty, což je standardní forma, v níž jsou dodávány plasty z primárních surovin (např. ropy). Stejně jako v případě flaků a aglomerátu i u regranulátu musí být garantováno jejich materiálové složení a další fyzikálně-chemické parametry. K tomu je nezbytné zbavit původní odpady všech nežádoucích příměsí a nečistot, mezi které řadíme zbytky obsahu, materiály etiket, lepidla, víčka, prachové částice atd. Pro dosažení kvalitního regranulátu je rovněž zcela zásadní oddělení od sebe jednotlivých polymerů. Přestože jsou si PP a HDPE velmi podobné, ve větším množství se vzájemně kontaminují a zhoršují své vlastnosti.
3. Další metodou recyklace pevných i flexibilních polyolefinů je tzv. intruze do forem (angl. injection moulding - IM). Tato metoda spočívá ve vtlačování nadrcených plastů do forem, ve kterých se zahřívají na teplotu okolo 200 °C, při níž se taví a získávají nový tvar. Tímto způsobem se vyrábí např.

Chemická recyklace

Výše popsané metody představují tzv. mechanickou nebo též fyzikální recyklaci spočívající v použití mechanických procesů, jako jsou drcení, mletí, čištění, separace, sušení či regranulace k vytvoření recyklátu. Z toho důvodu se v poslední době stále častěji hovoří o tzv. chemické recyklaci, která by fyzikální metody mohla doplnit.

Chemická recyklace využívá chemické procesy, jimiž se makromolekulární látky, tj. polymery, rozpadají na látky nízkomolekulární, z nichž byly polymery původně vyrobeny.

Na znečištění nejsou naopak citlivé chemické procesy recyklace a některé procesy (např. metanolýza PET „PETREC“ fy DuPont) snášejí až 10 % nežádoucích příměsí. Chemický rozklad polykondenzátů účinkem vybraných nízkomolekulárních látek je souhrnně označován jako chemolýza. Tímto způsobem je možné recyklovat materiály na bázi polyamidů (PA), polyuretanů (PUR) a zvláště pak lineárních polyesterů, např. polyetylentereftalátu (PET) a polybutylentereftalátu (PBT).

Podstatou chemolytického rozkladu je obrácení vratné polykondenzační reakce směrem k odbourávání monomerních jednotek z řetězců polymeru. Chemolýzou polykondenzátu je možné získat buď přímo monomerní, nebo oligomerní produkty vhodné (po nezbytném přečištění) k polykondenzaci nového polymeru.

Obecně lze říci, že co nejde recyklovat fyzikálně, jde recyklovat chemicky. Co nejde recyklovat chemicky, může být zhodnoceno surovinově (např.

Využití recyklovaného HDPE

Podle organizace Plastics Europe Recyclers (PRE) tvořila v roce 2019 instalovaná recyklační kapacita pro PE (HDPE a LDPE) a PP bezmála polovinu z celkové instalované recyklační kapacity všech polymerů v EU28. Jak je patrné z Grafu 1, největšími recyklačními kapacitami v EU disponují Německo, Itálie, Španělsko, Francie a Nizozemsko.

Odvětví, v nichž se uplatňují recykláty z pevných polyolefinů (rHDPE a rPP) jsou v podstatě tytéž jako u primárních polymerů. Odlišují se však mírou aplikace. Recyklovaný HDPE nachází největší uplatnění ve výrobě trubek a rour, a to především z toho důvodu, že zde není kladem důraz na barvu a zápach, resp. vůně, kterou si recyklát uchovává ze svého primárního použití, není překážkou. Jelikož se jak HDPE, tak PP používá k výrobě obalů pro drogistické zboží, je běžné, že recyklát z těch odpadních toků voní po avivážích, pracích prostředcích nebo sprchových gelech. Zároveň však může zapáchat například od čisticích prostředků.

Recyklát z PP se v automobilovém průmyslu používá k výrobě produktů technikou vstřikování. Dále se poměrně hojně uplatňuje v elektronice a elektrotechnice. Po obou materiálech vzrůstá rovněž poptávka v obalovém průmyslu. Používají se zejména na výrobu přepravních obalů a obalů, které nejsou ve styku s potravinami. Zde můžeme v některých případech hovořit o tzv. uzavřené recyklační smyčce, což znamená, že je odpadní produkt použit k výrobě totožného výrobku. Je však třeba zdůraznit, že množství recyklátu použitého v jednotlivých odvětvích netvoří ani čtvrtinu jejich reálné spotřeby.

V úvodu je třeba říci, že z těchto dvou polymerů je ve vyšší míře recyklován pouze PE. Fólie z PP mohou být recyklovány pouze prostřednictvím IM technologií.

V případě recyklátu z flexibilního polyethylenu je situace obdobná jako u pevného, s tím rozdílem, že procentuální rozložení mezi jednotlivými oblastmi aplikace je více méně stejné. Více než polovina recyklátu připadá na výrobu různých druhů fólií, které nepřichází do styku s potravinami (non-food contact), čtvrtina je použita k výrobě pytlů a sáčků a přibližně desetina putuje ve formě fólií do zemědělství. Míra využití recyklátů je však v porovnání s pevnými polyolefiny výrazně vyšší. V některých oblastech značně převyšuje i padesát procent. Nejvíce jsou recykláty upřednostňovány ve výrobě odnosných tašek, kde je primární materiál zastoupen méně než z 10 %. Téměř 70 % recyklátu je používáno rovněž ve výrobě odpadkových pytlů a sáčků a bezmála 60 % k výrobě stavebních fólií.

Většímu využití recyklátů z PE a PP k výrobě obalů přicházejících do styku s potravinami brání absence dokumentu upravujícího kritéria hodnocení jejich bezpečnosti. Veškeré recyklované polymery, které mohou přijít do styku s potravinami, musí být posouzeny z hlediska bezpečnosti Evropským úřadem pro bezpečnost potravin (EFSA). Doposud však EFSA vydala dokument s hodnotícími kritérii pouze pro polyethylentereftalát (PET).

Největší překážkou při využívání recyklátů je odlišnost jejich fyzikálních parametrů (např. viskozita, index toku taveniny nebo vizuální vlastnosti) oproti primárním materiálům. Rozdíly jsou způsobeny tím, že recyklát je sice směs jednoho druhu polymeru, avšak zpracovaného různými způsoby. Jednotlivé části směsi tak například obsahují různá aditiva, neboli přísady, které se přidávají do plastů ke zlepšení jejich vlastností (jsou jimi např. změkčovadla, stabilizátory, pigmenty, plniva nebo retardéry hoření). Problém spočívá v obtížnosti určování jejich přítomnosti a množství, a tudíž i vlastností a chování této směsi ve výrobních technologiích.

Dalším omezením využívání recyklátů je jejich dostupné množstvím na trhu. To je v nemalé míře ovlivněno výtěžností těchto polymerů v rámci sběrné sítě.

Ekonomické a legislativní překážky

Zásadní překážky pro realizaci recyklace plastových odpadů lze rozdělit na ekonomické a ostatní. Ekonomika recyklačních provozů závisí na tržní ceně finálního produktu. Pokud se výrobní náklady na recyklaci blíží ceně produktu, je ekonomicky odpovědné na recyklaci zapomenout.

Největší překážkou výstavby a provozu nových technologických zařízení pro recyklaci plastů je však příslušná legislativa jak na úrovni České republiky, tak na úrovni Evropské unie. Smrtící je pro realizaci nových postupů recyklace plastů kombinace platných zákonných omezení a povinností a pověstného „výkonu“ české státní správy.

Splnění všech povinností nezbytných pro povolení výstavby technologické jednotky zabere celá léta a výjimkou není ani desetiletý proces, který nadto často končí zamítnutím. Pracně získaným povolením výstavby a samotnou realizací recyklačního závodu však martyrium podnikatele nekončí.

Recyklační provoz je dále stíhán kontrolami ze strany státní správy, které se zaměřují na dodržování všech možných předpisů stran odpadů, dodržování emisních limitů, hygienických a bezpečnostních předpisů. Zvláště aktivně si pak při likvidaci podniků zaměřených na recyklaci plastů počínají „zelená“ občanská sdružení, která zásobují orgány státní správy hojnými stížnostmi.

Žádnou podporu nenachází podnikání v recyklaci ani u místní samosprávy, které je naopak takový závod v katastru obce trnem v oku. Všechna tato tvrzení lze podložit konkrétními případy.

Jak podpořit recyklaci plastů?

1. Sestavte celý obal tak, aby byl z jednoho druhu materiálu. Tedy celý z papíru nebo celý z jednoho druhu plastu např. HDPE. Při návrhu obalů se snažíme tímto pravidlem řídit a nekombinujeme materiály pokud to není nezbytné z hlediska funkčnosti obalu. Důvod: Konečnému příjemci obalu je nutné co nejvíce zjednodušit třídění odpadu z obalů. Pokud je celý složen z jednoho materiálu, může se vhodit celý do jednoho kontejneru.
2. Pokud používáte plastové obaly, preferujte materiály, u kterých je recyklace snadná. Důvod: Teoreticky lze recyklovat jakýkoliv plast, v praxi se musí recyklace ekonomicky vyplatit, jinak k ní nedojde. Proto je doposud recyklováno pouze malé procento obalů z PVC nebo polystyrenu.
3. Doporučujeme připravit si jednoduchou informaci, jak nakládat s odpadem vzniklým z obalu. Postačí jednoduchý lísteček s informací, jak obal vytřídit pro správnou recyklaci (například do jakého kontejneru vyhodit) a lísteček přikládat ke každé zásilce.

Recyklace PET lahví

Recyklace PET lahví hraje klíčovou roli při snižování plastového odpadu a ochraně životního prostředí. Lidé běžně používají PET (polyethylentereftalát) pro výrobu lahví na nápoje, což z něj činí jeden z nejrozšířenějších plastů. Recyklace PET lahví vyžaduje precizní technologické postupy a důkladnou kontrolu kvality, aby proces fungoval efektivně.

Sběr a třídění: Recyklace začíná tím, že odkládáme PET lahve do žlutých kontejnerů nebo sběrných dvorů. Dále se lahve ve speciálních zařízeních třídí pomocí pokročilých technologií. Metoda infračervené spektroskopie efektivně identifikuje a odděluje PET lahve od jiných plastů, jako jsou PVC nebo HDPE.

Čištění: Po vytřídění pracovníci PET lahve důkladně čistí. Proces zahrnuje několik kroků, při nichž odstraňují etikety a víčka vyrobená z jiných materiálů. Lahve se poté perou v teplé vodě s detergenty, aby se odstranily zbytky nápojů a jiné nečistoty.

Drcení a granulace: Čisté lahve se drtí na malé kousky, které se nazývají vločky.

Další čištění a sušení: Vločky procházejí dalším čištěním, které zahrnuje chemické ošetření. Tento krok pomáhá odstranit zbytkové nečistoty a barviva, které by mohly ovlivnit kvalitu recyklovaného materiálu.

Extruze a peletizace: Suché vločky jsou zahřívány na vysoké teploty a procházejí extruzním procesem, který je přemění na malé pelety. Během extruze se materiál homogenizuje a zajišťuje se, že pelety mají konzistentní vlastnosti.

Výroba nových produktů: Recyklované pelety se používají k výrobě nových PET lahví nebo jiných produktů. Proces zahrnuje tavení pelet a jejich formování do preforem, které se následně vyfukují do tvaru lahve.

Recyklace PET lahví přináší řadu výhod. Především pomáhá snižovat množství odpadu, který končí na skládkách, a tím chrání životní prostředí. Proces recyklace také šetří energii, protože výroba recyklovaného PET vyžaduje méně energie než výroba nového plastu z ropy. Recyklace PETek nachází široké uplatnění v různých průmyslových odvětvích. V textilním průmyslu se z něj vyrábějí polyesterová vlákna, která se používají pro výrobu oblečení a domácích textilií.

Celkově recyklace PET lahví představuje významný krok směrem k udržitelnosti a ochraně přírodních zdrojů.

Takto zpracovaný odpadní PET lze využít pro řadu dalších způsobů použití. Ve všech těchto aplikacích šetří životní prostředí, protože nahrazuje primární panenský PET z ropy. Čím déle je ten který výrobek používán, tím menší uhlíkovou stopu působí. Použití do PET lahví má uhlíkovou stopu poměrně velkou, protože se jedná o rychloobrátkový výrobek. Jeho reálná životnost je cca 2 měsíce. A v každém dalším procesu recyklace se znovu a znovu spotřebovává energie a produkuje uhlík, a to jak v logistice, tak v samotných technologických procesech.

Odpadní PET je velmi univerzální recyklovatelný materiál a lze ho využít v mnoha různých aplikacích kromě výroby nových PET lahví. Recyklace PET nejenže pomáhá snížit množství odpadu na skládkách a ve spalovnách a emise skleníkových plynů, ale také šetří energii a snižuje poptávku po nových surovinách.

Ve většině zemí není problém s tím, že by odpadní PET končil jinde, než v recyklaci. To je způsobeno především vysokou cenou samotného odpadního materiálu. Ta je dlouhodobě vysoká, což motivuje všechny články řetězce jak k třídění, tak k jeho směřování do recyklace.

Alternativní palivo

Běžnou mechanickou recyklací se v Česku zužitkuje méně než polovina použitých plastů. Potenciál recyklace plastového odpadu je tedy z velké části nevyužitý, zejména ve srovnání s materiály, jako je papír, sklo nebo kov. Zefektivnění recyklace plastů by přitom přineslo úsporu ropy i menší poškozování životního prostředí skládkováním.

Výmět se dnes v tuzemsku používá jako tuhé alternativní palivo (TAP) v cementárnách a zařízeních na energetické využití odpadu (ZEVO). Přitom by se dal využít na výrobu cenných chemikálií, potřebných k výrobě nových plastů.

Chemická recyklace jako komplexnější přístup

Nízkou kvalitu výsledných mechanicky recyklovaných výrobků i nízkou efektivitu mechanické recyklace může vyřešit komplexnější přístup k recyklaci, kterým je tzv. chemická recyklace. Tou lze zpracovat kromě vytříděných plastů právě i výmět a zajistit tak jeho opětovné využití namísto jeho dosavadního spalování.

Pod pojmem chemická recyklace si lze představit zpětné „rozebrání“ odpadního plastu na základní molekuly - petrochemikálie, ze kterých lze opět vyrobit zcela nové plasty, ale také léčiva a další chemikálie.

Základem chemické recyklace je přeměna odpadních plastů na kapalinu pomocí procesu pyrolýzy. Při ní dochází při vysoké teplotě kolem 500 °C za nepřístupu vzduchu ke štěpení polymerních řetězců na kratší molekuly. Vzniká při tom pyrolýzní plyn, pyrolýzní olej a pevný uhlíkatý zbytek.

tags: #recyklace #plastu #HDPE #proces

Oblíbené příspěvky:

• Metody ochrany rostlin v ekologickém zemědělství
• Produkce odpadů na obyvatele
• Udržitelnost v Jihomoravském kraji
• Jarní omalovánky zdarma ke stažení
• Vše o zahradních umyvadlech a ekologii