Recykling przemysłowy odpadów tworzyw sztucznych
Każdego roku na całym świecie obserwuje się nieustanny wzrost liczby odpadów tworzyw sztucznych pochodzących z różnych gałęzi gospodarki i przemysłu.
W większości przypadków trafiają one na wysypiska śmieci, jednak ze względu na ich długi czas degradacji utrzymywanie ich na składowiskach jest niekorzystne. Nadzieją na poprawę sytuacji jest wzrost recyklingu odpadów tworzyw sztucznych. Przyniesie on korzyści ekonomiczne i ekologiczne.
Recykling – w rozumieniu ustawy z dnia 27 kwietnia 2001 r o odpadach – to taki odzysk, który polega na powtórnym przetwarzaniu substancji lub materiałów zawartych w odpadach, w procesie produkcyjnym w celu uzyskania substancji lub materiału o przeznaczeniu pierwotnym lub o innym przeznaczeniu. Funkcjonuje wiele różnych pojęć recyklingu.
Recykling chemiczny – obejmuje procesy, w których zużyte materiały odpadowe przetwarzane są do materiałów o innych właściwościach fizykochemicznych (np. wytwarzanie olejów opałowych z tworzyw sztucznych, wytwarzanie materiałów termoizolacyjnych, opakowań itd.)
Recykling energetyczny – spalanie odpadów i wytwarzanie z nich paliw stałych, ciekłych i gazowych.
Recykling surowcowy – przetwarzanie materiałów i wyrobów odpadowych do postaci surowców, z których te materiały zostały wytworzone.
Recykling materiałowy – tworzywa sztuczne poddawane są przetwórstwu, topnieniu lub rozpuszczaniu.
Recykling organiczny – rozkład biologiczny odpadów w kontrolowanych warunkach przy wykorzystaniu mikroorganizmów.
Tworzywa sztuczne stanowią obecnie około 10% odpadów stałych, w tym 80% to poliolefiny takie jak polietylen czy polipropylen, 12% to polistyren a 5% polichlorek winylu [1]. Głównym źródłem odpadów tworzyw sztucznych jest przemysł opakowań, przemysł samochodowy, przemysł elektromaszynowy i przemysł budowlany.
Największy postęp uzyskano dotychczas w zagospodarowaniu odpadów opakowaniowych, które stanowią 35% wagowych odpadów komunalnych (50% obj.) [2,3].
Odpady po rozdrobnieniu za pomocą dmuchaw dzieli się na frakcje ciężkie i lekkie. Po dalszym rozsortowaniu przetwarzane są na aglomeraty i granulaty stosowane do przetwórstwa nowych wyrobów. Mogą być przetwarzane w drodze recyklingu chemicznego z możliwością uzyskania cennych substancji gazowych i oleistych.
Coraz częściej stosowanym do produkcji opakowań jest politereftalan etylu (PET). Używany początkowo do wyrobu folii, a obecnie do produkcji butelek ma szereg korzystnych właściwości: jest lekki, nietłukący, nietoksyczny, można mu nadawać rozmaite kształty. Ma to istotne znaczenie przy produkcji butelek. Na statystycznego Polaka przypada obecnie ponad 3kg tego tworzywa. Niestety ogromne ilości opakowań z PET, natychmiast po spełnieniu swojej funkcji, lądują w niesortowalnych śmieciach. Zaledwie 15% rocznej produkcji butelek PET jest poddawane w Polsce recyklingowi.
Metoda jest kombinacją konwencjonalnego mechanicznego recyklingu i recyklingu chemicznego. Otrzymany recyklat jest przydatny do pakowania żywności i może być wykorzystany do produkcji nowych butelek na napoje oraz także do produkcji włókien. W porównaniu z produkcją nowego PET-u pozwala zaoszczędzić 60% energii. Opracowano na Politechnice Krakowskiej nową technologię umożliwiającą masową utylizację butelek PET. Metoda ta pozwala na wytworzenie z nich płyt termoizolacyjnych, wykorzystywanych do ocieplania domów, izolowania dachów i tarasów, stabilizację gruntu na skarpach.
Każdego roku we wszystkich krajach wycofuje się tysiące samochodów, co daje ponad 160 tysięcy ton odpadów tworzyw sztucznych [5]. W przeciętnym samochodzie osobowym ilość zastosowanych tworzyw sztucznych sięga 9,3% całkowitej masy pojazdu. Największy udział mają poliuretany, ok. 19,5% stosowane jako gąbki w konstrukcji siedzeń, kierownice i deski rozdzielcze. Następnym w kolejności tworzywem jest polichlorek winylu, ok. 15,8%, stosowany jako izolacja przewodów elektrycznych powłoki ochronne. Polipropylen stosowany do wyrobu obudów akumulatorów, zbiorników paliwowych i na inne ciecze oraz zderzaków. Poza tym stosowane są elastomery, kopolimer ABS, poliamidy. Szczególną rolę w bilansie tworzyw sztucznych stosowanych w samochodach odgrywają zużyte opony, które w znacznej części kierowane są do dalszego użytkowania lub przerobu[6]. Alternatywę stanowi przerób zużytych opon do wykładzin podłogowych.
W procesie tym stosuje się drobnoziarnistą i czystą mączkę gumową, którą uzyskuje się poprzez kilkustopniowe rozdrabnianie opon oraz usuwanie metali i tkanin. Ze względu na duży nakład pracy mechanicznej, bardziej opłaca się spalać opony, w piecach cementowych. Ta metoda wykorzystania rozdrobnionych opon jako paliwa zastępczego w cementowniach ma obecni największe zastosowanie. Zaletą jest wykorzystanie siarki zawartej w oponach, w procesie powstawania klinkieru cementowego. Polipropylen odzyskiwany jest w recyklingu dwuetapowym. W pierwszym etapie oczyszczone zderzaki polipropylenowe rozdrabnia się zgrubnie, usuwa metale. Następnie miele się na mokro, myje i suszy. Obudowy akumulatorów przerabia się analogicznie. Otrzymane wiórki polipropylenowe miesza się z wiórkami pochodzącymi ze zderzaków i poddaje homogenizacji. W drugim stadium z wiórków wytwarza się np. kołpaki do kół samochodowych metodą wtrysku.
Obecnie recykling urządzeń elektrotechnicznych prowadzony jest wyłącznie z uwagi na odzysk części metalowych, natomiast tworzywa sztuczne odzyskiwane są wówczas, gdy możliwe jest ich łatwe zdemontowanie, lub też gdy istnieje obowiązek prawny np. odgazowanie twardych pianek poliuretanowych z chłodziarek. Szacuje się, że w 560 tysiącach ton dużych sprzętów gospodarstwa domowego zawarte jest ok. 10% tworzyw sztucznych z tego 8200 ton stanowią poddawane recyklingowi części obudów z polistyrenu i z poliuretanów. Znaczny udział tworzyw sztucznych przypada na zużyte przewody elektryczne. Chodzi tu o plastyfikowany PCV, polietylen, gumę.[5]
Przemysł budowlany zużywa przede wszystkim polichlorek winylu. Jednym z największym zastosowaniem jest PCV jest produkcja ram okiennych. W systemie recyklingu ram okiennych z PCV przerabia się odpady uzyskiwane podczas prac remontowych i rozbiórkowych. Z odpadów oddziela się szkło i części metalowe a następnie rozdrabnia się je i wykorzystuje do produkcji nowych profili okiennych w mieszance ze świeżym surowcem. System "rdzeń- płaszcz" zapewnia nieskazitelność powłoki zewnętrznej ramy. Ważnym aspektem są odpady tworzyw sztucznych pochodzących z pokryć dachowych. Recykling tego typu odpadów obejmuje ich sortowanie, cięcie i czyszczenie. Wiórki PCV miele się w bardzo niskiej temperaturze w celu uzyskania dużego rozdrobnienia, a następnie wykorzystuje się jako dodatek do surowca pierwotnego.
Odpady tworzyw sztucznych wykorzystuje się jako modyfikatory bitumów. Jedną z interesujących perspektyw może być utylizacja odpadów tworzyw sztucznych w mieszankach asfaltowych, np. w budowie nawierzchni drogowych, co miałoby wpływ na ich własności wytrzymałościowe. Stosowane tutaj mogą być np. odpady polistyrenu. [7,8]. Proces przygotowania odpadów do dalszego przerobu może być prowadzony w miejscu powstawania odpadów, co znacznie ogranicza koszty. Ograniczany zostanie także koszt produkcji samych mas asfaltowych, przez wycofanie czystych polimerów, jako modyfikatory.
Podsumowanie
Obecny stan rozwoju procesów recyklingu odpadów z tworzyw sztucznych powoduje, że tylko niewielka ich część jest poddawana recyklingowi produktu i recyklingowi materiałowemu. Większość tworzyw sztucznych poddawana jest recyklingowi termicznemu lub zgazowaniu. Główną tego przyczyną jest różnorodność tworzyw sztucznych, dodatki, a także przeszkody ekonomiczne. Dlatego konieczne jest nieustanne doskonalenie i opracowywanie nowych metod recyklingu odpadów tworzyw sztucznych.
Literatura
[1]. Association of plastics manufactured in Europe(APME),Information leaflet, Bruxelles 1999,
[2]. Skrzypek M., Tworzywa Sztuczne i Chemia, 2003, 5, 40-42
[3]. Seminarium "Opakowania a ekologia", TAROPAK 2003
[4]. Polaczek J., Recykling, 2003,9,18
[5]. Zieliński T., Ulejczyk B., Tworzywa Sztuczne i Chemia, 2003,3, 46-50
[6]. Previero D.,Tworzywa 2003, 3, 38-39
[7]. Zieliński T., Tworzywa Sztuczne i Chemia, 2003,1, 32-35
[8]. Polaczek J., Machowska Z., Wilgosz Z., Konferencja "Recykling Tworzyw Sztucznych", Wrocław 1998, 75
Opracowanie: Dr inż. Danuta Milczarska-Iwańczyk
