Běžnou mechanickou recyklací se v Česku zužitkuje méně než polovina použitých plastů. Vědci z VŠCHT Praha zkoumají možnosti chemické recyklace odpadních plastů a použitých pneumatik s cílem výroby základních petrochemikálií. Tento nový způsob recyklace by šetřil ropu i životní prostředí. Technologii nyní zkoušejí na automobilových pneumatikách.
Běžnou mechanickou recyklací se v Česku zužitkuje méně než polovina použitých plastů. Vědci z VŠCHT Praha zkoumají možnosti chemické recyklace odpadních plastů a použitých pneumatik s cílem výroby základních petrochemikálií. Tento nový způsob recyklace by šetřil ropu i životní prostředí. Technologii nyní zkoušejí na automobilových pneumatikách.
V EU je ročně vyprodukováno kolem 30 megatun (Mt) plastového odpadu a přes přijaté evropské směrnice množství plastového odpadu stále roste. Z celkového množství odpadních plastů se dnes v EU recykluje jen 35 %, 42 % se spaluje při výrobě elektrické energie nebo tepla a více než pětina se stále ukládá na skládky. 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. Ropa je dodnes stále nejpoužívanější surovinou pro výrobu nových plastů a pryží.
Odpadní plasty se v Česku sbírají do žlutých popelnic a kontejnerů, aby byly nakonec znovu využity prostřednictvím takzvané mechanické recyklace. Před tím procházejí třídící linkou, kde se ručně nebo automaticky vytřídí nejdříve objemné odpady (bazénové fólie, zahradní nábytek, větší dětské hračky), potom se oddělují čiré PET lahve, barevné PET lahve, LDPE fólie, polypropylenové odpady, jako jsou kelímky od jogurtů a jiné především potravinářské obaly, HDPE lahve od domácích čisticích prostředků a nápojové kartony Tetrapak.
Zbylých zhruba 55 % plastových odpadů, které se v ČR mechanicky nerecyklují, se nazývá výmět. Ten 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. Ušetřila by se tím ropa a významně by se zvýšila efektivita recyklace.
Samotnou recyklací se tedy v dnešní době rozumí především výše zmíněná mechanická recyklace, kdy se vyseparovaný plast přemění na stejný nebo jiný nový výrobek. Nejsnáze se takto recyklují PET lahve, z nichž se vyrábějí nové lahve (bottle-to-bottle) nebo z nich vznikají třeba netkané technické textilie a vlákna pro jejich výrobu. Vyseparované balící fólie se často používají na výrobu nových méně kvalitních fólií, jako jsou třeba pytle na odpadky. Vyseparovaný polypropylen a polyethylen se většinou zpracovávají na výrobky tvarově kopírující obdobný sortiment ze dřeva (prkna, hranoly, desky) pomocí technologie intruze, tj. vytlačováním taveniny do formy.
Problémem této materiálové recyklace je často nižší kvalita výrobku z recyklátu v porovnání s novým polymerem (tzv. downcycling). Je velmi nákladné vyrobit například recyklovaný potravinářský obal, který by mohl být použit pro přímý styk s potravinami. Stále je levnější použít nový plast a recyklovaný plast se v případě potravinářských obalů případně používá pro venkovní vrstvu obalu, který nepřichází do přímého kontaktu s balenou potravinou.
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. Takto vyrobené nové plasty mají samozřejmě naprosto stejnou kvalitu jako plasty vyráběně tradiční cestou z ropy.
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. Právě zmíněný pyrolýzní olej představuje jakousi „syntetickou ropu“ a lze jej zpracovávat pomocí standardních rafinérských technologií zaměřených na výrobu základních petrochemikálií, jako jsou benzen, toluen, xyleny, etylen, propylen a buta-1,3-dien. Z těchto “základních stavebních kamenů” se pak produkují nové, stejně kvalitní plasty.
Výsledkem chemické recyklace je tedy vyšší efektivita recyklace (recykluje se i výmět a nesnižuje se kvalita výsledných produktů) a úspora ropy pro případnou výrobu nových plastů.
Pneumatiky: testování chemické recyklace
Vedle odpadních plastů nelze opomenout ani odpadní pneumatiky. Nových pneumatik se jen v ČR prodá 66 tisíc tun ročně. K recyklaci se jich odevzdá prostřednictvím firmy ELTMA asi 54 tisíc tun. Zbylých dvanáct tun končí zahozených v přírodě nebo doma v garážích. Z odpadních pneumatik sebraných k recyklaci se oddělí kovové kordy dál využívané v hutním průmyslu a textilní výztuž vhodná k výrobě izolačních desek. Zbytek se rozdrtí na gumový granulát. Ten lze buď recyklovat materiálově a vyrobit například tlumící podložky pod koleje, povrchy pro jízdárny, nebo pyrolyzovat a vzniklý olej opět zpracovat na základní petrochemikálie (chemická recyklace) stejně jako v případě odpadních plastů. VŠCHT Praha se dlouhodobě zabývá tematikou chemické recyklace odpadních plastů i odpadních pneumatik. V současné době společně se společnostmi ORLEN Unipetrol a. s. a ORLEN UniCRE a. s. pracují vědci na projektu zaměřeném na komplexní materiálové využití tříděných odpadních plastů a pneumatik (financuje TAČR). Navazující projekt zaměřený na chemickou recyklaci výmětu z odpadních plastů, jakožto nejobtížněji recyklovatelného plastového odpadu, připravují na další období.
Chybějící legislativa
V České republice je ročně vyprodukováno přibližně 440 tun plastového odpadu a z toho až 240 tisíc tun výmětu. V případě chemické recyklace výmětu by bylo vyrobeno až 150 tisíc tun pyrolýzního oleje, čímž by došlo k úspoře obdobného množství ropných frakcí. Je tedy nutné začít pohlížet na výmět jako na potenciální zdroj cenných petrochemikálií, a nejen jako na palivo. Ještě nedávno měl výmět dokonce zápornou hodnotu a bylo nutné cementárnám a ZEVO platit přibližně 200 Kč za tunu za to, že si jej odeberou jako palivo. Dnes se situace obrací a i z tohoto odpadu se postupně stává surovina s nulovou nebo mírně kladnou hodnotou. Naštěstí se dnes již v ČR plastový odpad nevozí na skládky, protože uložení plastového odpadu na skládku stojí přibližně 1000 Kč za tunu. Jedním z hlavních důvodů, proč se dnes stále masově nevyužívá procesu chemické recyklace odpadních plastů a pneumatik, je aktuálně platná legislativa. Úřady v ČR totiž stále nahlíží na pyrolýzní technologii jako na konvenční spalování a pro vybudování pyrolýzního provozu je třeba splnit stejné požadavky jako pro výstavbu spalovny, což rozvoj této technologie významně komplikuje.
Na světě se ročně vyrobí kolem 400 Mt plastů, z čehož přibližně 90 % tvoří stále plasty vyrobené z ropy. Dobu plastovou zahájil bakelit, syntetický polymer, vyráběný od roku 1909. Od té doby plasty zaplavily svět. Uplatňují se v automobilovém a leteckém průmyslu, pomáhají snížit spotřebu paliv, slouží jako izolační materiály a šetří tak výdaje za energie. Prodlužují trvanlivost potravin a omezují jejich plýtvání. Speciální biokompatibilní plasty určené pro 3D tisk urychlují inovace v lékařství a umožňují tak zachraňovat lidské životy. A mohli bychom pokračovat. Pouze 8 % plastů je dnes vyrobených z odpadních plastů a 2 % tvoří plasty biologického původu. Nejvíce se vyrábí plastů na bázi polyetylenu - PE (26,9 %), následuje polypropylen - PP (19,3 %), polyvinylchlorid - PVC (12,9 %), polyetylentereftalát - PET (6,2 %), polyuretan - PUR (5,5 %) a polyester - PES (5,3 %). Většina plastů (44 %) se používá na výrobu obalů, 18 % ve stavebnictví, 8 % v automobilovém průmyslu, 7 % na výrobu elektroniky, 7 % na výrobky pro domácnost, sport a volný čas, 4 % v zemědělství. Zbylých 12 % se používá v ostatních odvětvích.
Aby vědci a vědkyně, kteří píšou o klimatické změně, byli víc slyšet. Poskytujeme médiím kvalitní a podložené informace o různých aspektech změny klimatu.
Sound of Science 2022 - všechna práva vyhrazena. Fotografie na webu jsou z otevřených databází, jako jsou Pixabay, Shutterstock, Unspalsh a Creative Commons Licences.
