Zpracování použitých PET láhví

Úvod
PET láhve jsou typickým příkladem změny v používané obalové technice. Srovnáním životního cyklu skleněných lahví a PET lahví (metodou LCA, metoda byla u nás prvně aplikovaná na VŠE v Praze Monikou Přibylovou), se došlo k závěru, že PET lahve jsou vlastně nevhodné a dokonce škodlivé životnímu prostředí. Doporu­čuje se proto spotřebitelům, dále také výrobcům minerálních vod a nápojových obalů a místní správě, "aby s ohledem na potřeby péče o životní prostředí, tak jak je tomu ve vyspělých průmyslových zemích, používali výrobky a obaly, které nejsou třeba uživatelsky nejvýhodnější a nejestetičtější, avšak jsou šetr­nější k životnímu prostředí."
Ze srovnání vyplývá, že láhve PET jsou mnohem dražší (protože primární plast po­lyetylén tereftalát dovážíme z USA od firmy Eastman a z Německa z koncernu Hoechst), protože je vyvážíme na skládky, zvyšují údajně nežádoucí emise atd.
Při nastavení jiných kritérií pro vyhodnocení metodou LCA, ku­příkladu: základní smysl hodnoceného obalu — totiž bez­pečně, ekonomicky a hlavně ekologicky dopravit nápoj ke spotřebiteli, jsou výsledky zcela jiné.
Díky současné situaci, kdy jsou do uzavřeného cyklu ve světě zpětně zachy­ceny z celkového použitého množství pouze asi 2% PET suroviny, musí být jistě zne­pokojeni environmentalisté, kteří si uvědomují dopady tohoto stavu, naopak spokojeny jsou zcela logicky společnosti jak v Evropě tak i v zámoří, nejen výrobci pryskyřice a prodejní řetězce megamarketů.
V nevratných PET lahvích máme nejen minerálky a nealkoholické nápoje, ale zkušebně i víno a pivo. Láhev lze lépe uzavřít, ale hlavní výhodou je její hmotnost (PET láhev s obsahem 1,5 litru nápoje váží 40 g, namísto ekvivalentu tří skleněných lahví). To ovšem platí, i o zátěži kamionů, převážející nápoje do velkoskladů a prázdné zpět k vymytí a naplnění, jejich spotřebu nafty, tomu odpovídající tvorbu emisí při dopravě atd.
Konzum nápojů v tomto typu obalu nejen u nás každoročně dramaticky narůstá a zřejmě největší radost z toho mají v zemích východní asie, kde umějí tuto druhot­nou surovinu zpracovat na spoustu dobře prodejných výrobků. Úspěšně exportují sportovní polyesterové oblečení na léto i zimu (svrchu tkaný polyester, uvnitř je po­lyesterová netkaná a izolující stříž, která může být dokonce z dutých vláken), letní lehká sportovní obuv, spací pytle, různé polštářky vyplněné netkanou stříží, různé pásky, hnací technické řemeny, sportovní čepice se štítkem, hračky, pera, zubní kartáčky atd.

Výroba vyfukovaných obalů z PET
Láhve z materiálu PET jsou vyráběny vyfukováním ze vstřikovaných předlisků a preforem různých gramáží. Jsou využívány především pro potravinářské účely (li­monády, sirupy, sycené nápoje, atd.) a pro kosmetické účely (šampóny, pěny do kou­pele, atd.). Vyrábí se v objemech od 0,3 do 2 l v různém barevném provedení dle přání zákazníka.
Například koncern Krupp Corpoplast (SRN) dodává prakticky do celého světa jak vstřikovací systémy na předlisky, tak i zařízení na vyfukování lahví z PET.
Výkon stroje na vyfu­kování se současnou orientací (Blomax) je až 1400 lahví za hodinu bez vlivů na jejich kvalitu.
Speciální temperování formy na lahve při vyfukování se současnou orientací zvýší krystalinitu polyetylentereftalátu o 40 %. Takové lahve se potom mohou plnit i horkými kapalinami a lahve na zálohu pak velmi dobře odolávají namáhání při mytí.
PET
PET je polyetyléntereftalát. Je to nejvýznamnější termoplastický polyester. Vy­rábí se dvojfázově, v prvé fázi reaguje dimetyltereftalát s etylenglykolem při teplotě mezi 190 ˚C a 195 ˚C, ve druhé fázi vznikne z n-molekul polykondensací polymer za vydestilování přebytečného etylenglykolu.
Jeho struktura:

HO-[-CH2- CH2-O--CO--< >--CO-O]n-CH2- CH2-OH

PET je surovinou hlavně pro výrobu vláken, v menším též pro výrobu fólií. Vlákno se užívá na spotřební textil, ale též na technické tkaniny a lana, k izolaci vo­dičů elektrického proudu, k výrobě kordů pro pneumatiky, na výrobu dopravních pásů atd. Fólie nacházejí použití v elektrotechnice ale též jako podložka pro magnetofo­nové a videopásky a filmy. Snad nejrozsáhlejší užití nalezl PET jako obalový materiál ve formě PET lahví při balení kapalin, zvláště nápojů. V poslední době nachází pou­žití v řadě dalších oblastí, například ve stavebnictví.
Fólie, které se získají vytlačováním, mají vysokou mechanickou pevnost, za­chovávají pružnost do velmi nízkých teplot (až - 70 °C), odolávají vyšším teplotám (až 130 °C). Jsou odolné proti olejům. Jsou čiré, mají vynikající elektroizolační vlastnosti. Málo propouštějí vlhkost a plyny, mají vynikající zpracovatelnost.

Možnosti využití a likvidace plastových obalů
Recyklace odpadních plastů
Recyklace, čili opětovné využití je zcela obecně vzato postup, kterým se dospěje k využití energie a materiálové podstaty výrobku po ukončení jeho životnosti. Z toho vyplývá, že nejvyšší ekonomický efekt přináší recyklace výrobků obsahujících materiály s velkým rozdílem mezi energetickými nároky na jejich výrobu a energetic­kou náročností jejich opětovného přepracování. Vzhledem k tomu, že základem eko­nomického efektu recyklace je využití energetického potenciálu recyklovaného materiálu, má recyklace odpadních materiálů také nemalý ekologický význam.
Základní podmínky ekonomicky efektivní recyklace jsou splněny i v případě odpadních plastů. Dostatečně vysoký rozdíl mezi energetickou spotřebou výroby po­lymeru a přepracováním použitého materiálu stejně jako ropná (tj. z hlediska přírod­ních zdrojů neobnovitelná a tedy perspektivně stále dražší) materiálová báze plastů jsou nutnými předpokladem pro efektivní zhodnocení plastových odpadů. Tyto příz­nivé okolnosti jsou však komplikovány skutečností, že většina objemu odpadní suro­viny pochází z druhově netříděného komunálního sběru a sestává z poměrně vysokého počtu vzájemně nemísitelných druhů polymerů.

Materiálová recyklace
Tento způsob recyklace je pro zvláště vhodný termoplasty . Zahrnuje procesy od nejjednoduššího mletí upotřebených výrobků a následné tepelně mechanické zpracování meliva pro výrobu nových výrobků až po kompatibilizační postupy v tave­nině sloužící k přípravě vícesložkových materiálů ze směsí odpadních plastů. Obecně je materiálová recyklace založena na dodávce tepelné a mechanické energie a addi­tiv (stabilizátorů, barviv případně i plniv) pro přetvoření odpadní suroviny na nový materiál s mechanickými i estetickými vlastnostmi blízkými výchozímu polymeru.

Chemická recyklace
Materiálová recyklace není racionálně využitelná pro všechny druhy vstupní suroviny. Některé polymery jsou ze své podstaty zvlášť náchylné k degradaci při opa­kovaném zpracování, což komplikuje jednak samotné technologické provedení re­cyklace a jednak významně zhoršuje kvalitu recyklátu. Dalším faktorem komplikujícím využití materiálové recyklace je požadavek na poměrně vysokou čistotu vstupní suro­viny. V takových případech může být racionálním východiskem chemická recyklace. Chemická recyklace je založena na chemickém rozkladu polymeru na produkty o podstatně nižší molární hmotnosti (oligomery), nebo až na monomerní jednotky a dal­ším chemickém zpracování takto získané suroviny. Nejvýznamnější výhodou tohoto způsobu recyklace jsou poměrně nízké nároky na čistotu vstupní suroviny. Nevýho­dou jsou naopak poměrně vysoké investiční náklady na technologické zařízení a praktická uskutečnitelnost jen v podmínkách chemického průmyslu ve spojení s již existujícími procesy (např. s polymerační jednotkou).
Nejjednodušším případem chemické recyklace je tepelná depolymerace. Některé po­lymery při vysokých teplotách podléhají degradaci tzv. zipovým mecha­nismem, kdy se z konců polymerních řetězců postupně odštěpují monomerní jednotky. Takový mechanismus tepelné degradace vykazuje např. polystyren (PS) nebo polymethylmethakrylát (PMMA). Získané monomery je možné po vyčištění bez zvláštních problémů opět polymerovat.
Většího praktického významu doznaly procesy založené na rozkladu polykon­denzátů účinkem vybraných nízkomolekulárních látek souhrnně označované jako sol­volýza. Tímto způsobem je možné recyklovat materiály na bázi polyamidů (PA), polyurethanů (PU) a zvláště pak lineárních polyesterů, např. polyethylentereftalátu (PET) a polybutylentereftalátu (PBT). Podstatou solvolytického rozkladu je obrácení vratné polykondenzační reakce směrem k odbourávání monomerních jednotek z ře­tězců polymeru. Stále většího praktického významu pak nabývá tento postup pro re­cyklaci PET, hlavně v souvislosti se stále se zvyšujícím objemem odpadního PET z nápojových lahví. Společností DuPont vyvinutá technologie na bázi methanolýzy (rozklad působením methanolu) označovaná jako „PETRETEC“ umožňuje zpracová­vat odpadní PET znečištěný až 10% cizorodých látek na ethylenglykol a methylester tereftalové kyseliny pro následnou polykondenzaci na nový PET. Specializovaný zá­vod na recyklaci PET technologií „PETRETEC“ byl ve státě Tennessee uveden do plného provozu již v roce 1995.
Kromě solvolýzy mohou být lineární polyestery rozkládány také na principu reesterifi­kace přebytkem příslušného diolu. Výsledkem takového rozkladu je směs oligomerů, jejíž vlastnosti (dané střední molární hmotností) je možné poměrně snadno řídit dáv­kováním diolu do reakční směsi. Prakticky je využíván tento princip při glykolýze PET na oligomerní produkty, které jsou využívány jako surovina pro vý­robu polyesterových pryskyřic, nátěrových hmot nebo v polyurethanových lehčených materiálů. Na rozdíl od methanolýzy PET, která snese i poměrně masivní znečištění, je glykolýza PET poměrně citlivá na přítomnost cizorodých látek.

Surovinová recyklace
Ze silně znečištěných směsí různorodých plastových složek, např. z frakce komunálního plastového odpadu o hustotě vyšší než 1 g/cm3, tedy zbytku po vytří­dění polyolefinické frakce rozplavením ve vodě, není už prakticky možné získat re­cyklací hodnotnější materiál, než vlastní surovinovou bázi. Principem surovinové recyklace jsou termicky destrukční procesy rozkládající polymerní složky vstupní su­roviny na směs plynných a kapalných uhlovodíků. Výstupními produkty surovinové recyklace jsou tedy energeticky využitelný plyn a směs kapalných uhlovodíků využi­telných jako topné oleje, nebo jako petrochemická surovina.

Zdroj: PhDr. Zdeněk Kruliš, Csc. Termoplasty v praxi


Praktické příklady
TRANSFORM a .s . Lázně Bohdaneč
Tato firma odebírá plasty ze separovaného sběru komunálních odpadů z takřka 500 obcí a měst. Všechny obce, které plasty dotřiďují, dodávají separovaný sběr zdarma. Ostatní zaplatí 400 Kč za tunu, což je příspěvek na skládkování, které dodávané odpady obsahují.
Technologie zpracování plastové suroviny je suchá. Dodaný mate­riál je nej­prve ručně tříděn. Přitom jsou odděleny neplastové materiály jako jsou ko­vové před­měty, sklo, papír, pryž a pod.. Zároveň je roztříděn do stanovených plastových frakcí podle typu výrobku.Vytříděné frakce se dále zpracovávají drcením a mletím, folie aglomerací, což je tepelné zpracování - spečení folií do formy granulí. Z těchto frakcí se v další fázi připravuje směs v takových poměrech, aby byla dobře zpracovatelná a která zajistí dosažení garantované kvality výrobků. Tato směs je následně homogeni­zována, roztavena a vtlačena do kovových forem, kde dostává tvar konečného vý­robku. Pracnost i energetická náročnost není vysoká. Na 1kg zpra­covaného materiálu je zapotřebí přibližně 0.6 kW el. energie. Při zpracování nevzni­kají odpadní látky, vody ani exhaláty takového druhu a složení, aby ohrožovaly okolí a závod vyhovuje všem zákonným předpisům, které se na jeho provoz vztahují.
Závod produkuje výhradně výrobky ze směsových plastů, jako jsou kabelové žlaby několika rozměrů, desky, palubky, tyčové profily, přepravní palety, zatravňovací dílce a záhonové chodníky.

Mitsubishi
Dosud se recyklované lahve využívaly zejména v textilní výrobě (nejznámější je vynikající termoizolační materiál označovaný jako fleece). Automobilka Mitsubishi používá už několik let rovněž recyklovaný polyetylénový tereftalát (PET) k výrobě textilních materiálů na podlahy automobilů i na obložení stropu. Ve spolupráci s che­mickým koncernem Toyoda Gosei Co. Ltd.a společností Toyobo Co. Ltd. vyvinula novou technologii, která umožňuje používat re­cyklované polymery z PET lahví k vý­robě ochranných krytů motorů pro vozy Mitsubishi (tepelně namáhaný kryt spalovacích motorů). Na vý­robu jednoho krytu je potřeba ekvivalent suroviny rovnající se asi 22 půllitrovým lah­vím.