Metody recyklace

Vlastní recyklační pochody pro PET láhve dělíme na: 

1. suché recyklační postupy jsou popsány na  http://www.apec-vc.or.jp/ewldweb/eentrprs/pet.htm, tedy bez použití vody nebo rozpouštědel. Na uvedené adrese najdete na příklad postup japonské firmy EIN Engineering Co. Ltd. pod názvem "Dry Cleaning System". Využívá účinek tření v procesu mletí za sucha, kombinovaný se vzdušným tříděním. Firma uvádí, že lze takto zpracovat dokonce láhve od rostlinného oleje a detergentů. Uvádí se rovněž jako výhoda, že nedochází k sekundárnímu znečištění odpadní vody. Postup je následující:

• láhve se typově určí a roztřídí, zvlášť PET láhve, polyetylénové láhve od rostlinných olejů a plastové láhve od tekutých  detergentů,  

• odstraní se uzávěr a vylije se jejich event. obsah, láhev se poseká na malé kousky (ozn. chips), 

• chipsy procházejí "čistícím separátorem" (patentované zařízení je vyobrazeno na webu na obrázku), kde se využije vlivu tření a separace vzduchem.

V poznámce je uvedeno, že dochází rovněž k odtřídění PET a PP na základě jejich specifické váhy a to  zřejmě v cyklonu, označeném "gravity separator".

Podobným zařízením je zřejmě minirecyklační zařízení typu RGA 50 T, dodávané u nás již z dřívějška známou rakouskou firmou  EREMA z Anfeldenu/Linz, určené pro menší zpracovatelské podniky. Je to kombinace řezacího, zhutňovacího a vytlačovacího zařízení v tangenciálním uspořádání, podle tzv. EREMA principu. Takto připravený materiál vstupuje bez další pomocné operace do vytlačovacího stroje, kde dochází k dokonalé homogenizaci taveniny. Vytlačovací část je možno na přání zákazníka doplnit evakuační - odplyňovací komorou. Dokonalou filtraci taveniny zajišťuje filtrační zařízení typu SW 2/104/R TF, které pracuje se dvěma sadami snadno vyměnitelných filtrů. Granulační navazující zařízení může pracovat za pomoci vodního, nebo vzduchového chladícího systému.

Podle údajů výrobce vyžaduje zařízení malou půdorysnou plochu 3 x 6 m a má extrémně nízkou spotřebu elektrické energie 0,3 kW/kg vyrobeného regranulátu.

K tomu dodávám, že pro filtraci taveniny dodává filtrační systémy ku příkladu také německá firma Gneuß Kunststofftechnik GmbH (http://www.gneuss.com) z Bad Oeynhausen, která má filiálku rovněž v Matthews, NC v USA.

2. mokré úpravárenské postupy — zařízení pro tento typ recyklace dodává mnoho firem a je v podstatě vždy velmi podobné.

Tento postup úpravy je používán v naší zatím jediné recyklační lince, která je provozována v závodě 
Silon, a.s., Planá nad Lužnicí. Tato linka, pokud je mi známo, je popsána detailně pouze dodavatelem, tj. firmou SIKOPLAST Maschinenbau Heinrich Koch GmbH ze Siegburgu v Německu.

V Silonu začali s poloprovozními zkouškami recyklace PET lahví již v roce 1990. Zkoušky byly úspěšné, v roce 1994 byla spuštěna druhá a v roce 1998 třetí linka, která je v článku popisována. Ta se skládá vedle linky praní i z extruderu s navazujícím reaktorem. Vyrobená vlákna jsou při stejné kvalitě nejméně o 10% levnější, než vlákna z nového materiálu.

Láhve PET ze sběru (tedy "ostře" vytříděné) musí odpovídat přejímacím podmínkám Silonu, které jsou prakticky shodné se zahraničními.

Silně znečištěné láhve se na šikmém dopravním pásu vytřídí buď ručně, nebo pomocí speciálního třídícího systému a spotřebiteli silně znečištěné láhve se vyřadí. To by se však mělo provádět již v dodávajícím  sběrném středisku. Poté jsou vpraveny do nožového mlýna se sítem o velikosti ok 14 mm, zkonstruovaného speciálně pro PET láhve.

Skříň mlýna má vstupní šachtu a na rotoru jsou umístěny dva nože, umožňující plynulé vtažení lahví do mlýna, aby láhve na rotoru netancovaly. Mletí se provádí s vodou, po něm je pomletý materiál přiváděn do frikční pračky. Ve frikční pračce dojde působením vysoké frikční energie, která vzniká v procesu mletí, k rozvláknění nálepek na celulosu a z největší části i k rozpuštění přítomného lepidla. Zvláštností frikční pračky je, že v ní nejsou instalovány žádné nože. Prací nádoba je proti oděru opatřena speciálními, otěruvzdornými a vytvrzenými plechy, 40 mm silnými, které jsou přišroubovány na frikční pračku zvenčí, kvůli snadné výměně. Trvanlivost plechů se v závislosti na stupni znečištění vsázky pohybuje mezi 3 a 12 měsíci. Z toho je naprosto zřejmé, že znečištění pevnými částicemi (prach, písek, hlína atd.) vůbec není žádoucí, ve frikční frikční pračce dochází k silné abrasi a opotřebení strojních částí. Proto jsou nesmyslné návrhy na vytřídění PET lahví z komunálního odpadu.

Směs PETu, vody, nečistot a celulosových vláken prochází po šaržích přes tak zvaný pneumatický rozdružovací stupeň. Pomocí dmychadla se v odlučovači oddělí prací voda, obohacená nečistotami. Odpadající znečištěná voda se musí podle předpisů zlikvidovat a to v závislosti na místních podmínkách a po odsouhlasení s příslušnou čistící stanicí odpadních vod.

Dále následuje dvoustupňové praní, respektive roztřídění, sestávající z předběžné flotace a flotace. Po následném proplachu vodou se stupeň čistoty dále zlepší a umožňuje kontrolu kvality. Následné propláchnutí je v úpravárenské lince místem, kam se přivádí čerstvá voda. Voda se odtud vrací do flotace, pak do předběžné flotace a nakonec do stupně pneumatického rozdružování. Spotřeba vody v proplachovacím zařízení je asi 1 m³/250 kg PETu.

Následně jsou proprané odřezky PETu odstředěny v odstředivce, suší se horkým vzduchem a jsou přivedeny do zařízení, kde se pytlují do tzv. big-bagů (velkých žoků).

Třeba zdůraznit, že k čištění dochází pouze  vodou. Dříve se totiž opakovaně tvrdilo, že dobré zboží lze dosáhnout pouze použitím vody s přísadou louhu sodného a vysokou teplotou prací vody.

Výrobce uvádí jako přednosti pracích linek Sikoplast tyto výhody: 

• nízkou spotřebu energie, 
• nízkou spotřebu vody, 
• nízké náklady na čištění prací vody, 
• bezproblémové sušení fólií různé tloušťky, 
• vyprání papírových etiket a lepidla, 
• intensivní očištění praného materiálu a tím rovněž žádný obtížný zápach při pozdější výrobě regranulátu (pozn.: v letních měsících totiž dochází k zahnívání organických zbytků z náplně), 
• vysokou využitelnost linky vzhledem k malým nákladům na opravy a tím dlouhým prostojům.

Základním prvkem regranulačního zařízení je cylindrický jednošnekový extruder, u něhož je podle druhu použitého recyklovaného materiálu (linka se používá i na jiné druhy plastů) navržena vhodná geometrie šneku a cylindru.

K rozsáhlému výrobnímu programu firmy v oblasti recyklace patří mezi jiným i zařízení pro otevírání slisovaných balíků s plasty, dále třídící systémy, aglomerační jednotky, nožové mlýny, jakož i míchací a skladovací sila.

Výrobce v článku uvádí, že z použitých lahví může opět vyrobit nové láhve. Velmi diskutovanou otázku způsobilosti a diskuse kolem přípustnosti produktu pro potravinářské výrobky, považuje firma za nekritickou.

Ve srovnání s nevratnými lahvemi lze recyklovat rovněž vratné zálohované láhve, které mají vzhledem ke své životnosti větší tloušťku stěny. Pro recyklaci to znamená, že za předpokladu stejného stupně znečištění povrchu obou druhů je stupeň znečištění zálohovaných vratných lahví z důvodu vyššího podílu materiálu procentuálně nižší. K tomu přistupuje též fakt, že etikety vratných lahví jsou údajně nalepeny lepidlem, rozpustným ve vodě, které lze beze zbytku odstranit. Naproti tomu nevratné láhve jsou opatřeny etiketami, nalepenými údajně kaseinem (pozn.: u nás se používají PVA lepidla). 

K tomu  malá poznámka. Je až s podivem, že výrobní firmy, plnící své produkty do PET lahví, nepoužívají s ohledem na potřeby recyklace zásadně vodou rozpustná lepidla, nebo ještě lépe jiné spojení a upevnění nálepky lepením obou jejích konců na sebe, nikoliv na tělo láhve, jak je tomu dosud u nás v ČR. Aby nálepka nesklouzla z těla láhve, musel by být ovšem řešen design láhve s plochým zúžením těla láhve pro nálepku. Při této druhé variantě by mohla být bez problémů používána rychle schnoucí, dosud v ČR užívaná (zřejmě PVA polyvinylacetátová) lepidla, aniž by došlo ke kontaminaci materiálu láhve těžko odstranitelným lepidlem.

Současná praxe tak jen opět potvrzuje dřívější negativní zkušenosti recyklačních firem v USA, poukazujících na nedostatečnou koordinaci mezi účastníky celého procesu a tím špatnou informovanost o potřebách recyklačních metod.

Podobné zařízení jako Sikoplast dodává rovněž německá firma Herbold Zerkleinerungstechnik GmbH z Meckesheimu  (www.herbold.com), která se, jak je z názvu rovněž vidět, specializovala původně jen na drcení a mletí plastů. Dnes nabízí rovněž úpravnické mokré linky na znečištěné a směsné plasty.

3. Zlepšené metody (Processing) na příklad 
   Supercycle ^TM, zaváděná ve světě v devadesátých letech, kterou lze dosáhnout srovnatelných chemických a fyzikálních vlastností, jako má primární panenská surovina. 

4. Zvláštní skupina (resp. chemická recyklace) slouží k depolymerizaci zpět na monomery (základní složky, ze kterých při polykondenzaci vzniká PET, tedy kyselinu tereftalovou a etylénglykol). http://www.plasticsresource.com/recycling/recycling_backgrounder/bk_advanced.html

Pro některé plasty, zvláště pro silně znečištěný PET je tento způsob díky jeho chemickému složení výhodný. PET je totiž kondenzační polymer, který vzniká z jedné molekuly kyseliny tereftalové (ozn. TPA) a dvou molekul ethylénglykolu (EG) za vzniku bis-hydroxyethyl tereftalátu (BHET), jehož n molekul spolu polykondenzací vytvoří PET. Dva stupně reakce této syntézy lze jednoduše vyjádřit takto:

TPA + 2EG «-»  BHET + 2 H₂O  (1)

n BHET «-»  PET + (n-1) EG  (2)

Reakce je vratná (reverzibilní), takže přidáním etylénglykolu k PET při správných teplotních podmínkách za přítomnosti katalyzátoru depolymeruje PET zpět na BHET podle rovnice (2), která tentokrát probíhá jakoby zprava do leva. Tento proces je nazýván glykolýza. Glykolýza probíhá při teplotě nad 240 ⁰ C za přebytku EG. Když pak BHET reaguje s vodou, jak znázorňuje vratná reakce (1), získáme TPA. Tento proces se nazývá hydrolýza.

Pokud na reakci s BHET nepoužijeme vodu, ale metanol, vznikne dimethylester kyseliny tereftalové (DMT) a EG.  Tento DMT lze snadno přečistit krystalizací a/nebo destilací. DMT lze použít místo TPA k výrobě PET. Tento proces se nazývá metanolýza. Metanolýza se používá provozně od roku 1960 a to působením metanolu na roztavený PET při teplotách nad 250 ⁰ C za přísady katalyzátorů. Produkty reakce, EG a DMT se pak izolují a přečistí a lze z nich opět vyrobit PET stejně kvalitní, jako nový (panenský) materiál. Metanolýza vyžaduje kapitálově náročné zařízení pro organickou chemii a přečištění a z toho důvodu musí být prováděna ve velkém rozsahu, aby byla ekonomicky zajímavá. Metanolýza může použít i PET s relativně vyšším znečištěním kontaminanty, než je tomu u glykolýzy. Pokud je tedy k dispozici velké množství levného PET odpadu, může být tato metoda ekonomicky zajímavá. V současnosti se převážná část PET vyrábí z přečištěné TPA, což činí metanolýzu oproti dřívějšku méně významnou. Tato forma recyklace se však přesto údajně s úspěchem používá v U.S.A. a to od roku 1991.

5. vedle toho lze odpadní PET využít rovněž energeticky, jako palivo v teplárnách, nebo cementárnách, vzhledem k jeho vysoké výhřevnosti. Spalování však není recyklací a pokud lze materiál recyklovat, platí podle Směrnice 94/62 EK že musí být recyklován.