Recykling materiałowy odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych

Transkrypt

1 Hanna Żakowska Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Opakowań Recykling materiałowy odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych Hanna Żakowska: Recykling materiałowy odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych. Poziom recyklingu materiałowego opakowań z tworzyw sztucznych określa Dyrektywa 2004/12/EC. Poziom ten w Polsce będzie dotyczył 2014 roku. Zawarty jest on w ustawie o obowiązkach przedsiębiorców opakowań. Opakowania produkowane są z różnych tworzyw sztucznych. Stosunkowo łatwo jest przetwarzać materiały polimerowe. Jeżeli opakowanie wykonane jest z różnych tworzyw, trzeba je pooddzielać, co stwarza trudności. Hanna Żakowska: Material recycling of plastics packaging waste. The material recycling level of plastics packages is determined by the Directive 2004/12/EC. This level in Poland will concern the year It is contained in the Law on Entrepreneurs Duties. Packages are made of various plastics. Polymer materials are relatively easy to process. If a package is made from various materials, they have to be separated what causes some difficulties. Poziomy recyklingu Na obecnym etapie rozwoju naukowego i technicznego w dziedzinie odzysku odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych, recykling materiałowy traktuje się jako metodę preferowaną z uwagi na wymagania ochrony środowiska, a także ze względów ekonomicznych. W Unii Europejskiej określony poziom recyklingu materiałowego opakowań z tworzyw sztucznych wprowadziła Dyrektywa 2004/12/EC [1], która znowelizowała Dyrektywę 94/62/EC [2]. Poziom ten w Polsce będzie dotyczył roku 2014 i zawarty jest w ustawie o obowiązkach przedsiębiorców [3]. Obowiązujące w Polsce, w latach oraz w roku 2014, poziomy recyklingu odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych zestawiono w tab. I. Tabela ta obejmuje również poziomy proponowane przez Ministerstwo Środowiska w latach , określone w projekcie rozporządzenia z r. TABELA I. Poziomy recyklingu opakowań z tworzyw sztucznych obowiązujące w latach oraz w roku 2014, a także poziomy proponowane na lata Poziomy recyklingu opakowań z tworzyw sztucznych [%] * ) 17* ) 18* ) 19* ) 20* ) 21,5*22,5* * ) Recykling, w wyniku którego otrzymuje się nowy wyrób z surowca wtórnego (recykling materiałowy). TABELA II. Wymagane i uzyskane poziomy recyklingu odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych w latach Poziom recyklingu w roku, [%] , , , ,34 Według szacunków COBRO w roku 2007 wytworzonych zostanie około 700 tys. ton odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych, a prognozy na rok 2018 wskazują na wzrost tej masy do poziomu około 800 tys. ton. Ponad 60% masy wytwarzanych odpadów opakowaniowych stanowią poliolefiny (PE 42%, PP 20%,), a następnie PET 21%, PS 15%, PVC 2%. Oznacza to, że obowiązkowe poziomy recyklingu można wypełniać dominującymi z uwagi na masę odpadami z PE i PP oraz PET, dla których w kraju są znaczące zdolności przetwórcze. Wymagane prawnie poziomy recyklingu odpadów z tworzyw sztucznych w latach oraz poziomy zrealizowane w tych latach zestawiono w tab. II. Przydatność do recyklingu Opakowania i elementy opakowań są produkowane z różnorodnych tworzyw sztucznych, a ich kombinacje dobiera się biorąc pod uwagę określone wymagania funkcjonalne oraz zastosowanie. Te materiały polimerowe stosunkowo łatwo jest przetwarzać, gdy w opakowaniu występują odrębnie lub można je od siebie oddzielić stosując uzasadnione ekonomicznie metody segregacji. Natomiast, gdy są połączone w sposób trwały lub gdy stanową kombinację trudną do rozdzielenia przy użyciu technik dostępnych przemysłowo, stwarzają zakładom recyklingowym znaczne trudności. Zgodnie z wytycznymi UE opakowania przewidziane do recyklingu materiałowego powinny odpowiadać ogólnym kryteriom zawartym w normie EN 13430:2000 [4]. W myśl tych wytycznych opakowanie powinno być zaprojektowane w taki sposób, aby: jego konstrukcja, skład materiałowy oraz zastosowane elementy zapewniały możliwość poddania recyklingowi znaczącej masy materiału opakowaniowego, użyte materiały mogły być przetworzone w przemysłowo dostępnych technologiach recyklingu. W opakowaniach przewidzianych do recyklingu powinny być wyeliminowane lub ograniczone do minimum [5]: substancje, materiały i elementy, które mogą sprawiać problemy techniczne w procesie recyklingu oraz wpływać niekorzystnie na przebieg tego procesu, substancje, materiały i elementy, które mogą stanowić przeszkodę w uzyskaniu surowca wtórnego o odpowiedniej jakości i właściwościach, umożliwiających jego wykorzystanie do produkcji określonych wyrobów, materiały, ich kombinacje, a także rozwiązania konstrukcyjne, które mogą powodować problemy podczas zbiórki i sortowania, przed recyklingiem materiałowym, wszystkie inne czynniki, które mogłyby niekorzystnie wpływać na przydatność do recyklingu. Przy wprowadzaniu na rynek nowych opakowań lub na etapie pakowania i wprowadzania do obrotu wyrobów w opakowaniach, należy stosować następujące zasady: właściwy dobór materiałów opakowaniowych i formy konstrukcyjnej opakowania; OPAKOWANIE 6/

2 uwzględnienie dostępnych w regionie, gdzie kończy się życie funkcjonalne opakowania, systemów zbiórki i segregacji, a także zainstalowanych technologii recyklingu. Szczególnie istotne jest stosowanie wymienionych zasad dla opakowań z tworzyw sztucznych, gdyż koszty recyklingu takich opakowań są zdecydowanie wyższe niż w przypadku opakowań szklanych, tekturowych lub metalowych. Większość technologii recyklingu tworzyw sztucznych dotyczy jednorodnych polimerowo odpadów, co wiąże się z koniecznością segregacji odpadów na określone grupy polimerowe. Najkorzystniejszym dla recyklingu wariantem jest wykonanie opakowania z wartościowego, niebarwionego, jednorodnego polimeru i zastosowanie dodatkowych elementów oraz składników (takich jak: etykiety, klej, zamknięcie), które nie utrudniają wtórnego przetwórstwa. Im mniej jest tych elementów dodatkowych oraz im łatwiej jest je usunąć, tym prościej jest przetworzyć odpady na wartościowy surowiec. Przykładowo zalecane i nieakceptowane elementy butelek z PET przedstawiono w tab. III. TABELA III. Elementy akceptowane i niewskazane wg PETCORE (PET Container Recycling Europe) Rodzaj Element opakowania dodatkowy Butelki* ) z PET do napojów i wód mineralnych Materiały niewskazane Recykling odpadów poliolefinowych Materiały akceptowane zamknięcie tworzywa termoutwardzane, PE-HD, PP PVC, PS, metal uszczelka PVC PE, EVAC etykieta łączenie etykiety z butelką PVC, PET, OPS, PE, PP,OPP, papier w tym metalizowane kleje nierozpuszczalne w wodzie kleje rozpuszczalne w wodzie (zwłaszcza w zimnej) * ) Dla samych butelek niewskazane jest barwienie, powlekanie, wykonywanie druku bezpośrednio na opakowaniu. W przypadku butelek wielowarstwowych niewskazany jest udział innego niż PET tworzywa. Zużyte opakowania polietylenowe i polipropylenowe, np. butelki, kanistry, beczki, skrzynki, pojemniki i worki oraz opakowania foliowe przetwarzane są na użyteczne surowce wtórne. Z odpadów foliowych uzyskuje się aglomeraty lub regranulaty, z odpadów pochodzących z opakowań sztywnych regranulaty. Surowce z recyklingu znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach, głównie do produkcji artykułów technicznych. Wykorzystywane są do produkcji różnych wyrobów w budownictwie, przemyśle samochodowym, ogrodnictwie itd. Przykładowe wykorzystanie, to produkcja opakowań transportowych, wkładek amortyzacyjnych, niektórych elementów mebli, materiałów izolacyjnych, kanistrów, folii technicznych i budowlanych, wiader, pojemników magazynowych, skrzynek balkonowych, doniczek, niektórych części samochodowych, rur osłonowych kabli, rur kanalizacyjnych, a także słupków drogowych, mebli i ławek ogrodowych, ograniczników transportowych, ścian osłonowych przy ulicach i autostradach itp. Schematycznie proces recyklingu poliolefinowych odpadów opakowaniowych przedstawiono na rys. 1. Poliolefinowe odpady opakowaniowe pozyskane z sortowni odpadów komunalnych, są odpadami bardzo zanieczyszczonymi (np. piaskiem), co bardzo ogranicza możliwość ich stosowania. Mimo stosowanego w procesie produkcyjnym systemu mycia, nie jest możliwe całkowite oddzielenie zanieczyszczeń. Z tego względu surowiec wtórny nie jest najlepszej jakości. Przy produkcji wyrobów finalnych jest zazwyczaj dodawany do surowca pierwotnego w ilościach do 25%. Przekroczenie tej granicy może znacznie obniżyć jakość produkowanych wyrobów. Odpady pozyskane z selektywnej zbiórki, odbierane z jednostek handlowych i przemysłu, są odpadami mniej zanieczyszczonymi, co nie ogranicza możliwości ich wykorzystania. Stosowany w procesie produkcyjnym system mycia umożliwia zmniejszenie zanieczyszczeń znajdujących się w odpadach do stopnia akceptowalnego w dalszym przetwórstwie tworzywa. Z tego też względu zawartość surowca wsadowego tego pochodzenia może być duża. Podstawowymi czynnościami stosowanymi dla odpadów jest rozdrabnianie tworzywa w celu jego przystosowania do zasilania wytłaczarki, mycie oraz suszenie. W wielu przypadkach, do poprawienia jakości regranulatu wprowadza się procesy filtrowania. Przy produkcji wyrobów z surowca wtórnego, w zależności od przewidzianego zastosowania, wprowadza się inne dodatki (pigmenty, napełniacze wzmacniające, środki poprawiające przetwórstwo itd.). Należy jednak podkreślić, że podczas wielokrotnego wykorzystania poliolefin w recyklingu materiałowym, a szczególnie zanieczyszczonych, występują zmiany w ich strukturze molekularnej. Wysoka temperatura, utlenianie i mechaniczne ścinanie są przyczyną reakcji rozrywania łańcuchów, szczególnie przy dużych masach cząsteczkowych. Również cięcie i rozdrabnianie może być przyczyną zmian właściwości fizycznych tworzywa, co w pewnym stopniu ogranicza zastosowanie surowców wtórnych do wytwarzanie niektórych wyrobów (np. metodą wtrysku) [6]. Recykling poużytkowych butelek z PET Pozyskiwanie butelek z PET może odbywać się różnymi sposobami. Podczas selektywnej zbiórki od mieszkańców, zazwyczaj butelki PET są gromadzone razem z innymi rodzajami odpadów z tworzyw sztucznych (np. butelki z PE, PVC itd.). Wymagane jest ich wydzielenie z pozostałych odpadów na stacjach segregacji oraz sprasowanie w celu zmniejszenia objętości i uformowanie pakietów. Butelki mogą być również wydzielane z odpadów komunalnych na terenie składowisk. W tym przypadku do przetwórstwa trafiają odpady poliestrowe znacznie zanieczyszczone. Zakłady przetwórcze przyjmują sprasowane pakiety butelek z PET łącznie z zamknięciami i etykietami (papierowe i z tworzyw sztucznych). Odpady te są dokładnie oczyszczane z zanieczyszczeń obcego pochodzenia. Następnie poddawane są procesom mycia oraz wydzielenia wszelkich innych materiałów niż PET i sortowane na kolory. Kolejnymi etapami są: rozdrobnienie, dalsze mycie i płukanie oraz oddzielenie poliolefin pochodzących z nakrętek. Końcowe fazy, to suszenie, wydzielenie z płatków drobnych opiłków metalu oraz pyłu powstałego w procesie rozdrabniania. Płatki odpowiednio wysuszone pakowane są w worki typu big-bag. Płatki PET mogą stanowić surowiec do produkcji różnych wyrobów lub przetwarza się je na regranulat. Linię do płatkowania butelek przedstawiono na fot. 1. Uzyskany surowiec wtórny w postaci czystych płatków poliestrowych (fot. 2) może być już przedmiotem obrotu handlowego i być wykorzystany do produkcji wyrobów finalnych. Podczas płatkowania butelek z PET uzyskuje się również surowiec wtórny w postaci rozdrobnionych poliolefin (PE i PP) pochodzący z zamknięć butelek, który jest sprzedawany do dalszego przetwórstwa (fot. 3). Recykling materiałowy butelek PET jest stosowany przez wiele firm, a wtórne tworzywo w postaci płatków lub regranulatu jest wykorzystywane do produkcji takich wyrobów, jak [7]: 18 OPAKOWANIE 6/2007 NOWOŚĆ! Portal informacji technicznej

3 Rys. 1. Schemat recyklingu odpadów opakowaniowych z poliolefin (źródło: Duales System Deutschland GmbH) OPAKOWANIE 6/

4 Fot. 1. Linia do płatkowania poużytkowych butelek z PET w firmie POLOWAT (COBRO) przezroczyste folie poliestrowe współwytłaczane, w których regranulat stosowany jest na warstwę środkową, włókna i przędze poliestrowe stosowane do produkcji: dywanów, ubrań, tkanin obiciowych mebli, a także specjalnej włókniny do wypełnienia kurtek, śpiworów poduszek itp., włókna cięte stosowane jako materiał izolacyjny, wyroby trwałe formowane wtryskowo, np. części samochodowe, drobne przedmioty domowego użytku, części konstrukcyjne mebli, sprzętu sportowego itp., taśmy do formowania paletowych jednostek ładunkowych, spienione płyty izolacyjne, kształtki wstępne formowane wtryskowo, w których regranulat poliestrowy stanowi warstwę środkową, butelki wykonane w 100% z wtórnego granulatu stosowane jako opakowania do chemii gospodarczej, izolacyjne materiały budowlane itd. Schematycznie recykling materiałowy poużytkowych butelek z PET przedstawiono na rys. 2. Rys. 2. Schemat recyklingu materiałowego poużytkowych butelek PET (źródło: opracowanie własne) 20 OPAKOWANIE 6/2007 NOWOŚĆ! Portal informacji technicznej

5 Fot. 2. Surowiec wtórny w postaci czystych płatków poliestrowych (COBRO) Fot. 3. Rozdrobnione odpady poliolefinowe pochodzące z zamknięć butelek PET (COBRO) LITERATURA [1] Directive 2004/12/WE of the European Parliament and of the Council of 11 February 2004 amending Directive 94/62/EC on packaging and packaging waste (O. J. L 47/26, ). [2] Directive 94/62/EC of European Parliament and Council Directive of 20 December 1994 on packaging and packaging waste (O. J. L 365, ). [3] Ustawa z dnia 11 maja 2001 r. o obowiązkach przedsiębiorców w zakresie gospodarowania niektórymi odpadami oraz o opłacie produktowej i opłacie depozytowej (Dz. U. nr 63, poz. 639). [4] EN 13430: 2004 Packaging? Requirements for packaging recoverable by material recycling. [5] CR 13688: 2000: Packaging Material recycling Report on requirements for substances and materials to prevent a sustained impediment to recycling. [6] Recykling materiałów polimerowych, red. A.K. Błędzki, WNT, Warszawa [7] Żakowska H.: Recykling odpadów opakowaniowych, COBRO, Warszawa, 2005 (ISDN ). Symbole polimerów użyte w tekście PE polietylen PE-HD polietylen dużej gęstości PET politereftalan etylenowy PP polipropylen OPP orientowany polipropylen PVC poli (chlorek winylu) PS polistyren OPS orientowany polistyren EVAC kopolimer etylenu i octanu winylu. Seminarium naukowe Zastosowanie tworzyw sztucznych dla wytwarzania skrzynek amunicyjnych dla wojska 6 marca 2007 roku w Centralnym Ośrodku Badawczo Rozwojowym Opakowań odbyło się bardzo ciekawe seminarium naukowe pt. Zastosowanie tworzyw sztucznych dla wytwarzania skrzynek amunicyjnych dla wojska Celem tego seminarium było: opracowanie, wdrożenie i produkcja skrzynek amunicyjnych z tworzyw sztucznych dla Wojska Polskiego, opracowanie nowych funkcji specjalnych spełnianych przez skrzynki amunicyjne, stworzenie standardów do produkcji skrzynek amunicyjnych, produkcja ekologicznych skrzynek amunicyjnych z tworzyw sztucznych oraz wykorzystanie środków z offsetu Unii Europejskiej lub KBN dla projektu. Program seminarium obejmował: Wprowadzenie prof. dr hab. inż. Stanisław Tkaczyk, dyrektor COBRO Prezentacja możliwości badawczych i organizacyjnych Laboratorium Badań Opakowań Transportowych COBRO mgr inż. Leszek Wałachowski, zastępca kierownika laboratorium Omówienie istniejącego stanu rodzajów stosowanych skrzynek amunicyjnych mgr inż. Andrzej Piątek, dyrektor MESKO Skarżysko Kamienna Omówienie wybranych aspektów zastosowania tworzyw sztucznych do produkcji skrzynek amunicyjnych inż. Krzysztof Dobrowolski, ROTO TOOLS Omówienie możliwości finansowych projektu dr Joachim Foltys, Szkoła Zarządzania, Uniwersytet Śląski Wystąpienia przedstawicieli MON. Po tych wystąpieniach odbyła się dyskusja, podczas której omawiano różne problemy i znaczenie wdrożenia, stosowania i produkcji skrzynek amunicyjnych z tworzyw sztucznych. Jest to ciekawa innowacja dotycząca zarówno wymagań wojskowo-logistycznych, jak też technologicznych, ekologicznych i ekonomicznych oraz wymagań związanych z przewozem towarów niebezpiecznych. Celem seminarium było m.in. ukazanie dążenia do przygotowania założeń projektu opracowania i wdrożenia produkcji skrzynek amunicyjnych z tworzyw sztucznych. Stefan Jakowski OPAKOWANIE 6/