Slovenská metoda BLOWDEC^® pro depolymeraci směsných odpadních plastů

Domnívám se, že po zavedení záloh a vyčlenění zálohovaných nápojových obalů (PET lahví, ALU plechovek, včetně narůstajícího podílu nevratných skleněných lahví ze zemí EU) by došlo k daleko dokonalejšímu využití druhotných (recyklovatelných) surovin, konkrétně též plastů. Pro použité nápojové obaly, získané v obchodních řetězcích automatickými odběrními RVM automaty není jejich odbyt žádným problémem, spíše naopak. Je po nich obrovská poptávka, protože jsou vytříděny ve velmi čistém stavu a dokonale roztříděné.

Není tomu tak ale se směsnými plasty. Ty jsou znečištěné nejrůznějšími zbytky organického i anorganického původu. Druhou sběrovou komoditou by tedy byly směsné plasty, vytříděné současnými metodami sběru všech odpadních plastů dohromady. Ty by již nemusely být dále tříděny. Bylo by je možno zpracovat některou z metod termické katalytické depolymerace, jako slovenskou BLOWDEC, australskou metodou ThermoFuel [1],  [2], nebo americkou metodou Changing World Technologies, Inc. (CWT).

Zmesné odpadové plasty

Základným princípom procesu zhodnotenia odpadových plastov je ich spracovanie v horúcom vírivom lôžku vytvorenom z tuhých častíc, napríklad v horúcom piesku, v špeciálnom zariadení - v reaktore BLOWDEC®. Proces môžeme zaradiť medzi chemické (surovinové) poprípade terciárne recyklačné metódy blízke termálnemu krakovaniu s nosičom tepla, a pyrolýze s fluidným lôžkom, t.j. procesov známych z petrochemického spracovania ropy a jej derivátov.

V roku priebehu roku 2003 bolo uskutočnených viacero experimentov zameraných na overenie aplikovateľnosti technológie BLOWDEC® pri spracovaní odpadových zmesných plastov z komunálneho a priemyselného odpadu, ako aj z demontáže vyradených motorových vozidiel (PP nárazníky, plastové diely vzduchových rozvodov a pod.). V tomto období sa uskutočnilo viacero testovacích chodov pri ktorých boli ako surovina použité vo variantných vzájomných hmotnostných pomeroch rôzne druhy nových a odpadových plastov (okrem PVC).

Pred samotným spracovaním v jednotke BLOWDEC® boli plasty pomleté a z odpadu boli odstránené kovové častice. Organické a anorganické nekovové nečistoty, predovšetkým rôzne zvyšky v plastových nádobách a obaloch neobmedzujú proces spracovania. Prítomnosť PVC v surovine bola identifikovaná jednoduchou skúškou využivajúcou rozdiel hustôt jednotlivých druhov plastov. Tu sú uvedené výsledky spracovania plastov.

Testovací program pre viaceré zdroje zmesných odpadových plastov preukázal, že finálne produkty depolymerizácie je možné kvalifikovať ako ľahký alebo ťažký (z PE - teplota tuhnutia nad 25°C) vykurovací olej s nízkym obsahom síry, resp. bez síry. Výsledky prebiehajúceho výskumu s cieľom optimalizovať využitie získaných uhľovodíkov ako polotovarov pre ušľachtilejšie, napr. petrochemické spracovanie sú perspektívne.

Plasty predstavujú významnú surovinu, ktorá si našla svoje nezastupiteľné miesto v našom každodennom živote. Našla svoje uplatnenie pri výrobe obalových materiálov, súčiastok automobilového a elektrotechnického priemyslu, textilných výrobkov ako v mnohých iných oblastiach. Majoritné množstvo plastov sa vyrába z ropy v obrovských efektívne fungujúcich petrochemických podnikoch. Avšak len 4 % z celkovej vstupnej suroviny (ropy) v petrochemickom priemysle sa použije na samotnú výrobu plastov.

Hlavnými dôvodmi pre tak veľkú a kontinuálnu expanziu využívania plastických materiálov sú predovšetkým:

• plasty sú látky z nízkou hustotou, čo znižuje celkovú hmotnosť výrobku,
• plasty sa vyznačujú nízkou tepelnou a elektrickou vodivosťou, preto sa často používajú ako izolačné materiály,
• plasty sú ľahko tvarovateľné,
• plasty sa zvyčajne vyznačujú vysokou koróznou odolnosťou a nízkou degradovateľnosťou (starnutím),
• plasty sú relatívne lacným materiálom.

V roku 2002 bola v západnej Európe spotreba plastických materiálov 38,1 milióna ton, a stúpla o 6 % medzi rokmi 2000 a 2002. Spotreba plastov na jedného obyvateľa v tomto regióne predstavuje 94,8 kg čerstvého plastu (ang. virgin plastics) v roku 2002, zatiaľ čo v roku 2000 je to 89,5 kg. Pre porovnanie v pristupujúcich krajinách do EU (medzi ktoré patrí aj Slovensko) predstavovala spotreba plastov približne 3,7 milióna ton, čo predstavuje ročnú spotrebu plastu 35 kg na jedného obyvateľa. Hlavný spotrebitelia plastov v západnej Európe sú znázornený na Obr. 1.

Obr. 1 - Spotreba plastov podľa priemyselných sektorov v západnej Európe za rok 2002.(zdroj AMPE)
(není na webové stránce zatím k disposici)

Obalový priemysel predstavuje najväčšieho konzumenta plastov s 38,1 % z celkovej spotreby plastov. Práve obalový priemysel zaznamenal najväčší prírastok, z roku 2000 na rok 2002 stúpla jeho spotreba o 6 %. Plasty sa stále vo väčšej miere využívajú v obalovej technike a vytláčajú ostatné materiály vzhľadom k svojej nízkej hmotnosti, flexibilnému a jednoduchému spracovaniu a neposlednom rad aj nízkej cene. V súčasnosti sa v Európe balí do plastov približne 50% výrobkov. Na druhom mieste v spotrebe plastov sú s 22,3% domácnosti, tretím stavebný priemysel s 17,6%. Poľnohospodárstvo, automobilový priemysel, elektrotechnický a elektronický priemysel predstavujú ďalších významných konzumentov plastických materiálov.

Spotreba plastov v našej spoločnosti významne stúpa, a môžeme predpokladať, že jej rast bude aj naďalej pokračovať. Vo všeobecnosti môžeme povedať, že plasty sú jedným z najdôležitejších materiálov toho storočia. Na druhej strane, zvyšujúca spotreba vedie k stúpajúcej tvorbe odpadov. Odpadové plasty majú významný environmentálny dopad a to predovšetkým s nasledovných dôvodov:

• Z dôvodu vysokej miery odolnosti voči degradácii, sú plasty veľmi trvanlivé a pri uskladnení na skládkach znižujú ich kapacitu. Pri väčších uskladnených množstvách plastov stúpa riziko požiaru s následným znečistením ovzdušia.
• Plasty zvyčajne obsahujú aditívy. Často krát sa na zlepšenie určitých vlastností pridávajú do plastov rôzne látky medzi inými aj ťažké kovy. S tohto dôvodu, sú plasty významným prispievateľom na celkovom množstve ťažkých kovov ( napr. kadia a olova) uloženou v tuhom odpade na skládkach.
• Nízka hmotnosť plastov je dôležitým limitujúcim faktorom recyklácie, vzhľadom na pomerne vysoké náklady na zber a dopravu
• Plasty, zmiešané s ostatným odpadom, sú súčasťou komunálneho odpadu. Pri recyklácii plastov je potrebné zabezpečiť odseparovanie zmesných plastov od ostatného odpadu, čo je pomerne nákladné.

I napriek obrovskému využívaniu plastov v priemyselnom sektore, ich podiel na celkovej tvorbe odpadov nie je majoritný. Zatiaľ čo celkové množstvo vyprodukovaného odpadov v roku 2001 v Západnej Európe predstavovalo
2 649 milióna ton, odpadových plastov je len 20,4 miliónov ton, čo predstavuje 0,75 hm%. Prevažná časť, viac než 80 % z celkového objemu odpadových plastov, pozostáva z 6 polymérov - LDPE, HDPE, PP, PS, PVC a PET. Vzhľadom k rastúcej spotrebe plastov hlavne v obalovej technike, veľkú časť odpadových plastov nájdeme v komunálnom odpade. Ich priemerný obsah predstavuje približne 8 hm. %.

Spracovanie odpadových plastov je úzko zviazané s potrebou minimalizovania množstva komunálneho a priemyselného odpadu ukladaného na skládkach. To zreteľne odzrkadľuje aj EU direktíva 1999/31/EC z 24. apríla 1999, ktorá zaväzuje krajiny EU redukovať množstvo odpadu ktoré putuje na skládky na 35% skládkovaného množstva z roku 1995 v priebehu nasledovných 15 rokov. Skládkovanie, ako jedna z foriem spracovanie odpadových plastov prestavovala v roku 2002 62,2 % podiel na celkovom využití odpadových plastov z krajinách Západnej Európy. Niektoré európske krajiny skládkujú až 80 % vyprodukovaného plastického odpadu a podobná situácia je v ostatných 12 asociovaných krajinách.

Odpady z plastov možno zhruba rozdeliť podľa miesta ich vzniku na:

• technologické,
• priemyselné,
• komunálne.

Technologické a priemyselné odpady sú zväčša ľahko triediteľné alebo dokonca druhovo čisté materiály a preto nepredstavujú z hľadiska recyklácie zvláštne problémy. Problémovou skupinou odpadov sú komunálne odpady, ktoré predstavujú skutočnú materiálovú rôznorodosť a pre ich úspešné spracovanie sa musia triediť. 

Recykláciu plastového odpadu je možné vo všeobecnosti rozdeliť podľa použitých technológií na:

a) fyzikálnu (materiálovú, mechanickú ) recykláciu (ang. mechanical recycling)
b) chemickú (surovinovú) recykláciu, (ang. feedstock recycling)
c) energetického zhodnotenia (ang. energy recovery)

a) Mechanická (fyzikálna) recyklácia je proces, pri ktorom sa z plastového odpadu získava výrobok bez chemickej reakcie recyklovaného materiálu. Pri tomto postupe prevládajú mechanické technológie, kde je spracovávaný materiál prevádzaný do taveniny, tvárnený a následne ochladený. Podľa spracovávanej suroviny a úžitkovej hodnoty výrobku možno deliť recykláciu na primárnu a sekundárnu.
Pri primárnej mechanickej recyklácii sa z jednodruhového plastového odpadu získava materiál alebo výrobok rovnakej alebo podobnej kvality ako pôvodný. Týmto spôsobom sa už dlhodobo spracováva cca 90% technologických odpadov. V podstate podobnou surovinou je i priemyselný plastový odpad. Takto je možné spracovávať väčšinu plastov bez nároku na zložité zariadenia. Materiál, ktorý má byť recyklovaný často stačí podrviť na jemnú drvinu a pridávať ju k pôvodnému polyméru.
Sekundárna mechanická recyklácia plastového odpadu je proces, pri ktorom sa z odpadu získava materiál alebo výrobok, ktorého vlastnosti sú značne odlišné od pôvodného. Tento postup sa využíva pri spracovávaní zmesných plastových odpadov, kompozitných výrobkov a menej kvalitných odpadov, zväčša na rozmernejšie výrobky ako profily, dosky, palety a podobne.
V skutočnosti možnosť využitia sekundárnej recyklácie odpadových zmensných plastov je limitovaná množstvom reálnych dôvodov: inkompatibilita plastov, kontaminácia plastov, farba atď. Ďalšími limitujúcimi faktormi ktoré znižujú použitie sekundárnej mechanickej recyklácie je obmedzené ďalšie použitie recykovaného plastu vzhľadom k jeho zloženiu a kvalite v technickej praxi a vysoké náklady spojené s dopravou relatívne ľahkého avšak objemného odpadového plastu. Vzdialenosť medzi zberovými strediskami a spracujúcou technológiou býva často kritickým miestom celkovej ekonomiky recyklácie.

b) Surovinová (chemická, terciálna) recyklácia plastových odpadov používa technologické postupy, pri ktorých prebiehajú chemické reakcie. Za zvýšených teplôt v rôznych prostrediach sú makromolekuly štiepané na monoméry, ktoré sa môžu znovu použiť na syntézu polymérov, alebo vznikajú nízkomolekulárne zlúčeniny, ktoré sú svojím charakterom blízke ropným frakciám. Využívajú sa v chemickom priemysle vrátane výroby plastov.

c) Vďaka pomerne vysokým hodnotám výhrevnosti polymérov možno odpady z plastov využívať ako zdroje energie. Energetické zhodnotenie sa využíva hlavne v cementárenských peciach, železiarňach a v špeciálnych spaľovniach organického odpadu vybavených čistiacou jednotkou spalín.

Za posledných 10 rokov stúpla v západnej Európe produkcia odpadového plastu o 26 %. Porovnanie nakladania s odpadovými plastmi pre rok 1993 a 2002 v západnej Európe je znázornený na Obr. 2

Obr. 2 - Nakladanie s odpadovými plastmi v západnej Európe v roku 1993 a 2003.(zdroj AMPE)
(není na webové stránce zatím k disposici)

V spomenutom časovom období stúpla recyklácia odpadových plastov relatívne o 81 % a v roku 2002 dosiahla 38 hm%, čo predstavuje 7,7 milióna ton. Spracovanie odpadových plastov v západnej Európe za posledných 10 rokov je zhrnuté v Tab. 2.

Tab. 2 - Prehľad recyklácie odpadových plastov v západnej Európe od roku 1993 do 2002.(zdroj AMPE)
(není na webové stránce zatím k disposici)

Štatistické údaje za rok 2000 pre Slovensko uvádza recyklačný fond Slovenskej republiky.

Tab. 3 - Vznik odpadov z plastov, ich zhodnocovanie a zneškodňovanie v r.2000 (zdroj Recyklačný fond SR)
(není na webové stránce zatím k disposici)

[1] APME: -"Plastics - An Analysis of plastics consumption and recovery in Europe in 2001 and 2002", APME, Brussel, summer 2003.
[2] "Council directive 1999/31/EC of 26 April 1999 on the landfill of waste", Official Journal of European Communities, 1999.
[3] Šebor G., Blažek J., Maxa D.,:"Possibilities of the Processing of Waste Plastics in Refining and Petrochemical Technologies" 41st International Petroleum Conference, Bratislava, October 6th - 8th, 2003.
[4] RF SR:" Komoditný program - sektor plasty", Recyklačný fond SR, 2002.
[5] "DIRECTIVE 2002/96/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 27 January 2003 on waste electrical and electronic equipment (WEEE)", Official Journal of the European Union, 13.2.2003.

Navazující informace na webportalu PETrecycling.cz:

• 13.10.2003 Spotřeba plastů v přistupujících zemích do EU

• 13.10.2003 Plastics Consumption in EU Accession Countries

• 30.10.2003 Přehled o recyklaci a využití odpadních plastů v západní Evropě

• 30.10.2003 An overview of recycling and recovery of plastics in Western Europe

K této otázce jsem pro zájemce připravil rozcestník (na nových stránkách v levém sloupci podmenu), kde jsou odkazy na všechny příspěvky na IP PETrecycling.cz, je nyní na odkazu Ze směsných plastových obalů nafta

Příspěvky na IP PETrecycling.cz v archivech:
Příspěvky z archivu: 2007 > 2006 > 2005 > 2004 > 2003 > 2002 > 2001 > 2000