Recyklace PVC: Je Mezi Plasty Výjimkou?

Rozšíření plastů v polovině minulého století změnilo svět. Polymery se zdály být ideálním řešením: levná a univerzální, snadno recyklovatelná surovina, z níž se v továrnách vyrábějí domácí spotřebiče, oblečení, auta a letadla, obaly a celá řada předmětů denní potřeby. Přes všechny své výhody však plast brzy odhalil svou zásadní nevýhodu: jeho přirozený rozklad trvá staletí (doslova). Když tedy plastové odpadky pokryly celý svět, stal se tento "zázračný" materiál globálním problémem. S plastovým odpadem se nakládalo mnoha způsoby: skládkováním, spalováním v pecích, zakopáváním. Jednalo se však o polovičatá, k životnímu prostředí nešetrná a neekonomická řešení - zejména když uvážíme, že plasty se vyrábějí z neobnovitelných fosilních paliv (ropy a plynu).

Jako odpověď na tyto neduhy se objevila recyklace, která vrací cenný, ale ekologicky problematický materiál do druhotného oběhu. Recyklace plastů začíná jejich svozem. Následně se na dotřiďovacích automatických, ale hlavně manuálních linkách s velkým přispěním lidské práce separuje všechno nepatřičné.

Mechanická a chemická recyklace

Nejběžnějším typem recyklace je tzv. mechanická recyklace. V tomto případě je první fází vedoucí ke znovuzavedení použitých plastů do materiálového oběhu řádné třídění, tj. separace plastů podle druhu (PET, HDPE, PVC a další) a zdroje (komunální a domovní odpad). Správně separovaná surovina se rozdrtí a poté se promyje ve speciálních vodních lázních s detergenty, odstředí a vysuší. Tento materiál se zpracovává vytlačováním na konečný produkt, kterým je v případě plastů obvykle plastový granulát. V této podobě putuje do továren, které recyklát stoprocentně využijí v nových výrobcích nebo jej přidají do primárního plastu.

Existuje také druhý způsob recyklace, tzv. surovinová nebo chemická recyklace. Ta spočívá ve změně chemické struktury plastu pomocí vhodných chemických rozpouštědel nebo teploty. Surovinová recyklace je však dražší a technologicky náročnější na provedení, a proto se zatím příliš nepoužívá.

V samotném plastu došlo při jeho používání k mnoha změnám. Výrobek z plastu byl vystaven působení mnoha vnějších faktorů (teplo, světlo, mechanické zatížení), plast zestárl a změnily se jeho vlastnosti. Recyklací plastů se obecně rozumí opětovné využití plastů vznikajících při výrobě (zbytků) a odpadu zbývajícího po ukončení životnosti výrobků z plastů.

Čtěte také: Metody recyklace PVC

Plasty se na dotřiďovací lince zbavují všech nežádoucích příměsí a rozdělují se nejčastěji na 5-6 skupin podle materiálů i barev, a to na PET, fólie, duté plasty, směsné plasty, polystyren apod. (zpracovatelům plastů jde o tzv. jednodruhovost, nesprávným tříděním plastů se proces jenom komplikuje a prodražuje). Dotříděné jednodruhové plasty se perou, suší, jsou lisovány nebo rozdrceny. Po rozdrcení může následovat případná regranulace a v ten okamžik vzniká druhotná surovina, která je připravená pro prodej zpracovatelům pro další zpracování (při posuzování rentability recyklace plastů jednotlivými výrobci se bere v potaz cena recyklátu a čistota recyklátu v porovnání s novým plastem a to ovlivňuje zájem u výrobců o tuto surovinu).

Výrobci si druhotnou surovinu, jak drť, tak regranulát upraví pro své potřeby do výroby a mohou tak zcela nebo částečně nahradit primární surovinu, příp.

Možnosti recyklace PVC

Ve třetím pokračování našeho miniseriálu o recyklaci PVC se budeme zabývat sekundární mechanickou recyklací z hlediska fyzikálního, chemického i různými technologickými postupy, kterými je možno tyto odpady zpracovat. Sekundární mechanická recyklace plastového odpadu je proces, kdy se z plastového odpadu získává materiál či výrobek, jehož vlastnosti jsou značně odlišné od původního materiálu či výrobku. Příkladem takové recyklace může být postup nabízený belgickou firmou J.E.T.

Výrobky z PVC, které obsahují i jiné materiály a nelze z nich PVC oddělit (tzv. kompozitní výrobky), je možné recyklovat pouze na takové výrobky, kde směsné složení není na závadu. V některých zemích EU byly již zavedeny recyklační systémy např. Jak je patrné, i v případě, že není možné získat jednodruhový plastový odpad, existují postupy vhodné pro zpracování směsí plastů. Technologie mechanické recyklace představuje nejrozšířenější variantu fyzikálních recyklačních postupů, není však jediná možná.

Pro recyklaci některých typů PVC odpadů byl vyvinut postup VinyLoop, který využívá rozpouštědla k izolaci PVC od mědi, vláken a jiných polymerů. Jedná se o vsádkovou technologii s uzavřenou smyčkou. PVC je získáváno zpět ve formě kompoundu (směsi vhodné přímo ke zpracování) obsahujícího potřebná zpracovatelská aditiva (ta jsou obsažena již ve zpracovávaném PVC odpadu).

Čtěte také: Jak recyklovat starý šicí stroj

Takový recyklát je pak vhodný pro další zpracování v aplikacích obecného použití, má vyhovující tepelnou stabilitu a jeho tvrdost může být upravena dle potřeby konečné aplikace. Jeho granulometrie je vhodná pro zpracování válcováním, pro vytlačování a vstřikování je nutné ji upravit. Barva získaného recyklátu je vhodná pro tmavě šedé nebo černé výrobky.

Chemická recyklace plastových odpadů používá technologické postupy, při kterých probíhají chemické reakce. V průběhu procesu chemické recyklace jsou plastové odpady podrobovány působení zvýšené teploty, a to buď v nepřítomnosti kyslíku, případně za přídavku vodíku, nebo i v oxidačním prostředí. Jsou tak štěpeny na nízkomolekulární sloučeniny svým charakterem často dosti podobné ropným frakcím.

Tepelné krakování plastového odpadu se provádí hydrogenací, pyrolýzou nebo zplynováním. Získané uhlovodíky jsou nejčastěji využívány jako surovina v petrochemickém průmyslu, a proto je třeba v nich dodržet obsah halogenovaných sloučenin v řádu ppm. Z tohoto důvodu jsou sebrané směsné plastové odpady předem upravovány. Další možností je tepelné odstranění halogenů před vlastním zpracováním odpadu pyrolýzou v kapalné fázi nebo ve fluidním loži. Vznikající chlorovodík bývá neutralizován nebo průmyslově využit.

Chemická recyklace odpadů, ve kterých je dominující složkou PVC (např. u kompozitních výrobků je to více než 30 %), je určena především k zpětnému získání chlorovodíku a uhlovodíků. Řada technologických procesů byla navržena tak, aby byla schopná si poradit s odpadem bohatým na obsah PVC. Získávaný chlorovodík je po přečištění používán jako surovina v oxichloraci při výrobě vinylchloridu -monomeru pro výrobu PVC. Na tomto principu pracuje jednotka recyklace chlorovodíku firmy EVC ve Schkopau.

Existují i jiné postupy chemické recyklace plastů založené na depolymeraci plastu a zpětném získání příslušného monomeru -základní stavební jednotky daného plastu. Tyto postupy však nejsou příliš rozšířené vzhledem k tomu, že jsou vhodné pouze pro omezený okruh plastů (např. polyamidy, tereftalátové plasty, případně akrylátové plasty). Příkladem může být hydrolytická depolymerace polyamidu 6 na kaprolaktam.

Čtěte také: Zodpovědný přístup k recyklaci kávových kapslí

Je patrné, že postupy chemické recyklace jsou obecně technologicky obtížnější, složitější a ekonomicky náročnější než postupy fyzikální.

Specifika recyklace PVC

Plastové odpady a jejich neblahý vliv na životní prostředí jsou poslední dobou námětem mnoha populárních i populárně-naučných článků tištěných i elektronických periodik. Z technického a ekonomického problému se tak postupně stává politikum, na kterém si brousí svůj ostrovtip jak žurnalisté, tak i mnozí politici a političtí aspiranti z řad nejrůznějších občanských a jiných sdružení.

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.

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. Technologický odpad se recykluje ve zpracovatelských závodech již od počátků výroby a zpracování polymerů, tedy již od čtyřicátých let.

Složitější je to již s recyklací průmyslového odpadu, zvláště pokud sestává z více druhů polymerů. Separace a čištění jednotlivých složek směsného plastového odpadu jsou operace technicky i ekonomicky náročné, a proto se primární recyklace jednotlivých materiálových složek nemusí vždy vyplácet.

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).

Hlavní překážkou ekonomicky schůdné recyklace uživatelského plastového odpadu je skutečnost, že je to směs plastů, nadto znečištěná. Proto svoz komunálního sběru nejdříve směřuje do třídicích závodů, kde jsou z této směsi jako první vytříděny snadno recyklovatelné složky.

Zpracování směsí plastů

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 ovlivňujívlastnosti 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“.

Aplikační možnosti směsných plastových recyklátů vyplývají z porovnání poměru jejich vlastností a objemové ceny s konkurenčními materiály. U řady aplikací hovoří tento poměr ve prospěch plastových recyklátů. Hlavní výhodou výrobků z recyklátů je jejich chemická a biologická odolnost, která je nesrovnatelně vyšší než odolnost klasických materiálů.

Je zřejmé, že zlepšení mechanických vlastností recyklátu směsi plastů by podstatně rozšířilo jeho uplatnění i na výrobky s vyššími nároky na kvalitu, a tím i na dosažení vyšší prodejní ceny zpracovaného materiálu.

Dobré mechanické vlastnosti směsí nemísitelných polymerů jsou podmíněny vysokou mezifázovou adhezí a co nejmenšími částicemi dispergované fáze. Separační tendence polymerních složek směsi je možné potlačit vytvořením vazeb (fyzikálních nebo chemických) na mezifázovém rozhraní (kompatibilizací). Výsledkem kompatibilizace je stabilizace vzniklé struktury materiálu. Tyto vazby se vytvářejí obvykle přídavkem další složky, tzv. kompatibilizátoru.

V ÚMCH byl vyvinut a v provozním měřítku i otestován kooperativní kompatibilizační systém pro směsi polyolefinů se styrenovými plasty založený na synergické kombinaci styren-butadienového a etylen-propylenového kopolymeru s antidegradanty na bázi derivátů difenylaminu. Tento systém je zvláště účinný ve směsích degradačně poškozených plastů, které jsou jinak obtížně recyklovatelné. Výslednému recyklátu uděluje vysokou pevnost a houževnatost a vysokou termooxidační i fotooxidační odolnost, vyšší, než mají původní materiály.

Fyzikální a chemická recyklace v praxi

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.

Může-li recyklát v dané oblasti nahradit v aplikační oblasti hodnotný panenský plast, tedy má-li požadovanou jakost, je ekonomická bilance této recyklace příznivá. 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.

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.

Na chemolytickém procesu je také založeno zužitkování odpadního PET na suroviny pro chemickou výrobu jiných materiálů, např. bis-(hydroxybutyl)tereftalát pro výrobu polybutylentereftalátu (PBT), polyoly pro výrobu polyuretanů, nenasycené polyesterové pryskyřice pro výrobu reaktoplastů a další.

Chemolýza je prakticky jediným efektivním způsobem recyklace odpadních PUR, které nelze pro jejich zesítění recyklovat fyzikálně. Takto získané polyoly lze využít pro přípravu nových PUR výrobků, avšak ne měkké pěny. Patentovány jsou postupy založené na hydrolýze, aminolýze či nejčastěji na glykolýze. Glykolyzní postupy jsou technologicky nejschůdnější.

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

Překážky recyklace

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.

Proces recyklace PVC krok za krokem

1. Cesta začíná sběrem objemného plastového odpadu z renovace a průmyslu - představte si staré okenní rámy, odřezky a potrubí z rekonstrukcí a demolic.
2. NePVC díly - jako kovové výztuhy, panty a těsnění - se odstraní.
3. Drcené kusy se důkladně promyjí, aby se odstranil prach, guma, dřevo, lepidla a další nečistoty.
4. Čisté PVC je dále rozmělněno na jemné, konzistentní fragmenty.
5. Výkonné odsávání odstraňuje jemné částice a lehké zbytky - představte si obrovský průmyslový vysavač.
6. Čisté a suché vločky se skladují v silech.
7. Vločky se zahřívají, filtrují a homogenizují, než se z nich vytvoří jednotné pelety - recyklovaný PVC (rPVC).
8. Laboratorní kontroly ověřují pevnost, barvu a čistotu.
9. Jakmile jsou pelety rPVC schváleny, jsou připraveny k výrobě nových, trvanlivých produktů - jako jsou okenní a dveřní profily, potrubí a další stavební komponenty - čímž se cyklus uzavírá.

tags: #surovinova #recyklace #pvc

Oblíbené příspěvky:

• Srovnání zahradních drtičů
• Odpadkové koše XXL rozměry
• Poplatky za komunální odpad Varnsdorf
• Ohrožené rostliny ČR
• Zdravější smažení