Polimer obfitości

Wszechobecne tworzywa sztuczne. Bez nich nie potrafimy wyobrazić sobie życia. Wyroby z nich są lekkie, funkcjonalne i estetyczne. Potrafią zastąpić niemal każdy materiał naturalny - drewno, stal, szkło, marmur, kamień. Niektóre z zastosowań tworzyw sztucznych są unikatowe - nie sposób znaleźć dla nich odpowiedników.

Są pod naszymi nogami, nad naszymi głowami, ubieramy się w nie, przy ich użyciu uprawiamy sporty, malujemy nimi nasze mieszkania, sklejamy nimi stłuczone czy złamane elementy. Z nich są wykonane nasze meble - nie tylko ogrodowe. Korzystamy z nich, spożywając posiłki. Nasze dzieci uwielbiają się nimi bawić. Mamy z nimi styczność, kiedy zachorujemy i znajdziemy się w szpitalu - z nich są wykonane dreny, cewniki, rurki do podawania kroplówek, strzykawki. Nie sposób wymienić wszystkich zastosowań tworzyw sztucznych - jest ich nieprzebrane bogactwo. Są płynne i stałe, miękkie i twarde, porowate i zwarte, plastyczne i twarde, sprężyste i sztywne jak stal. Bywają twardsze od niej i bardziej wytrzymałe.

DNA też jest polimerem

Istotą produkcji tworzyw sztucznych są duże i długie cząsteczki zwane polimerami, zbudowane z mniejszych - monomerów. Te niesłychanie ważne cząsteczki występują również w sposób naturalny, jako biopolimery, w roślinach i we wszystkich żywych organizmach na naszej planecie, włączając w to nas, ludzi. Są również produkowane przez nasze organizmy, w skomplikowanych procesach biochemicznych. Biopolimery są składowymi znaczącej części związków organicznych, wchodzących w skład naszych komórek, są też budulcem przestrzeni międzykomórkowych. Biopolimerami są DNA i RNA żywych organizmów, polipeptydy - czyli białka, polisacharydy - celuloza, skrobia, pektyna, chityna itp.

Tworzywa sztuczne, zwane potocznie - aczkolwiek nie do końca słusznie - plastikami, są produkowane z polimerów syntetycznych, wytwarzanych najczęściej z ropy naftowej. Do tego celu wykorzystuje się zaledwie 4-5% światowego wydobycia ropy. Polimery łączy się z określonymi dodatkami - napełniaczami, zmiękczaczami, stabilizatorami, antystatykami, środkami zmniejszającymi palność, barwnikami i pigmentami.

Dzięki zastosowaniu konkretnego komponentu można uzyskać - z tego samego polimeru - tworzywa o diametralnie odmiennych właściwościach. Ot, choćby popularny polichlorek winylu. Połączony w proporcjach pół na pół z ftalanem dioktylu tworzy miękką substancję (winiplast) służącą do produkcji folii. Ten sam polichlorek winylu, z dodatkiem stabilizatorów tworzy twardy winidur, zaś z napełniaczem w postaci ziemi okrzemkowej i z domieszką zmiękczacza, staje się wykładziną na naszą podłogę.

Polichlorek winylu (PCW, angielskie PVC), znany od lat 30. ubiegłego wieku, jest jednym z bardziej rozpowszechnionych tworzyw sztucznych, m.in. ze względu na zastosowanie w budownictwie. Połowę światowej produkcji PCW zagospodarowuje ta właśnie gałąź gospodarki. Z niepalnego polichlorku winylu produkuje się m.in. przydatne w budownictwie różnego rodzaju profile, rury, ramy okienne. PCW jest materiałem, z którego są również wytwarzane opakowania, zabawki, karty kredytowe i spora część sprzętu medycznego, np. rurki do kroplówek, rękawice chirurgiczne czy woreczki na krew. Dzisiejsze technologie produkcji, przetwarzania, recyklingu i wszechstronność badań nad PCW są na tyle zaawansowane, że to tworzywo stało się materiałem tanim i powszechnie stosowanym.

Zła sława tworzyw sztucznych?

28 mln km, ponad 70-krotna odległość dzieląca Ziemię od jej naturalnego satelity - Księżyca. Wieżę tej wysokości można byłoby ustawić z wyrzucanych rokrocznie na świecie tzw. butelek PET (wykonanych z politereftalanu etylenu). Około 30% objętości odpadów komunalnych to dziś zużyte opakowania, trudne do utylizacji. Kiedy lądują na składowiskach, zwanych potocznie wysypiskami, zajmują 40% ich objętości, przy stosunkowo niewielkiej, bo tylko 10-procentowej masie. Przemysł spożywczy, to największy "konsument" opakowań z tworzyw sztucznych. Zużywa 60% ich całkowitej, światowej produkcji. Wygoda, estetyka i waga plastikowych opakowań mają swoją cenę. Niepohamowanie rośnie ich góra. To m.in. z tego powodu światowy rynek opakowań z tworzyw sztucznych notuje 5-procentowe, roczne przyrosty. W ciągu ostatnich 10 lat produkcja plastików zwiększyła się o ponad 60%. W krajach Unii Europejskiej 40% tworzyw sztucznych wykorzystuje się na opakowania. Odbiorcą 20% produkcji jest budownictwo, 13 -14% wykorzystuje przemysł elektroniczny i elektrotechniczny, zaś 8% przemysł motoryzacyjny, przy czym wykorzystanie tworzyw sztucznych w tej gałęzi przemysłu wykazuje tendencję wzrostową.

To prawda, że opakowania z tworzyw sztucznych są coraz doskonalsze. To prawda, że zaczynają spełniać coraz bardziej wyśrubowane wymagania, jeśli chodzi o ich przydatność do recyklingu i są coraz mniej szkodliwe dla środowiska. Dąży się również do zmniejszania masy opakowań. Kubek do jogurtu schudł z 12,5 do 4,5 g, torby, które otrzymujemy w supermarketach osiągnęły wagę 6,5 g, podczas gdy 15 lat temu ważyły 20 g. Wszystko to prawda, ale problem pozostaje. Opakowania zmniejszają swoją wagę, ale wciąż ich przybywa, więc bilans - w najlepszym razie - wychodzi na zero.

Spalanie czy recykling?

Są kraje, np. Szwajcaria, gdzie 90% odpadów tworzyw sztucznych kończy w spalarniach. Zalety - kilkugodzinny proces, objętość tego, co pozostaje po spaleniu i nie daje się przetworzyć stanowi 10% masy początkowej. Masa odpadów maleje od 40 do 60%. Podczas spalania powstają duże ilości ciepła, które można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej lub cieplnej. Warunek - droga i nowoczesna technologia. Spalanie odbywa się w bardzo wysokich temperaturach, a to, co zostaje, trafia następnie do komór dopalania, w których temperatura powinna sięgać co najmniej 1200 oC, by wyeliminować emisję do atmosfery m.in. niebezpiecznych dioksyn i furanów. Spalarnie budowane w tej technologii, muszą być wyposażone w cały system filtrów. Wszystko to znacząco podraża koszty inwestycji. Część odpadów z tworzyw sztucznych, szczególnie tych wieloskładnikowych, można poddać koksowaniu, przy okazji koksowania węgla. Bardzo dobrze nadają się do tego duroplasty, odzyskiwane ze złomowanych pojazdów.

Odpady PCW, tylko te niezdatne do recyklingu, są spalane w specjalnej instalacji, wedle zaawansowanej technologii. Taka instalacja funkcjonuje z powodzeniem w Niemczech. Roczna produkcja energii powstającej ze spalania PCW, stanowi odpowiednik energii wyprodukowanej z ponad 20 tys. ton ropy naftowej. Wartość dodaną stanowi w tym przypadku odzyskany z masy odpadów chlorowodór - lekko ponad 30 tys. ton - odbierany przez przemysł chemiczny. Nic nie zastąpi jednak recyklingu. Tworzywa sztuczne nie są wyjątkiem wśród odpadów, których losy śledziliśmy dotychczas.

Granulaty, płatki i polary

Zanotowaliśmy już w Polsce spory postęp, jeśli chodzi o recykling butelek PET. Pułap 20% został pokonany. Znaczący udział w recyklingu tego tworzywa ma toruńska firma Elana PET, przerabiająca na płatki PET 800 ton butelek miesięcznie. Z płatków PET powstają następnie regranulaty, o różnym zabarwieniu i granulacji - pod konkretne wymagania zamawiających ów produkt. Duży plus dla firmy - jest zakładem pracy chronionej, zatrudnia zatem osoby niepełnosprawne. Zastosowana technologia jest kombinacją konwencjonalnego mechanicznego recyklingu i recyklingu chemicznego. Produkt wyjściowy, recyklat, może być użyty do produkcji opakowań do żywności, butelek na napoje i do wytwarzania włókien sztucznych. Zyski? Wymierne. Wyprodukowanie butelki PET w procesie recyklingu, w porównaniu z produkcją nowej, pozwala zaoszczędzić 60% energii. Opracowana na Politechnice Krakowskiej nowa technologia umożliwia utylizację butelek na bardzo dużą skalę, dodatkowo pozwala na wyprodukowanie z nich płyt termoizolacyjnych, wykorzystywanych w budownictwie - do stabilizacji gruntu na skarpach, do ocieplania domów, do izolowania dachów i tarasów.

Czyż nie lubimy popularnych polarów? Ciepłe, miękkie, lekkie i przyjazne. Nie do odróżnienia od "nowych" są te wyprodukowane ze recyrkulatów, powstałych ze zużytych butelek PET. A sprzęt i odzież sportowa? Trudno znaleźć producenta tych towarów, który nie korzystałby z włókna poliestrowego uzyskanego z odpadów politereftalanu etylenu. Ta, opracowana przez Amerykanów w latach 70. ubiegłego wieku technologia, pozwala otrzymywać z butelek PET to właśnie włókno. Jest trwałe, mocne, lekkie i bardzo wytrzymałe.

Poddanie recyklingowi odpadów tworzyw sztucznych z grupy poliolefin pozwala na wyodrębnienie z nich węglowodorów, w całości do wykorzystania w przemyśle. Specjalistyczna instalacja do przerobu poliolefin, czyli np. zużytych kanistrów, butelek (wyjąwszy PET), beczek i folii, w wyniku skomplikowanych procesów transformacji termokatalitycznej (proces przetwarzania odpadów zachodzący wewnątrz instalacji, w obecności katalizatora, powodujący, że pod wpływem temperatury, bez udziału powietrza i bez spalania, w warunkach ciśnienia atmosferycznego, następuje rozpad tworzyw sztucznych, czyli tzw. depolimeryzacja. Długie łańcuchy węglowodorowe dzielą się na krótsze. Pod względem energetycznym ilość węgla pierwiastkowego zmagazynowana w odpadach z tworzyw sztucznych, jest ponownie odzyskiwana. Z tego też powodu jest to technologia zaliczana do ekologicznych - przyp. red.). W wyniku recyklingu poliolefin w reaktorze, w temperaturze 380-460 oC, powstają frakcje gazowe, oleje lekkie i oleje ciężkie.

Jastrząb na polimery

Hawk-10 to urządzenie przypominające dużą kuchenkę mikrofalową. Jest nowym, radykalnym sposobem na tworzywa sztuczne. Amerykanie znów górą, bo to oni wymyślili Jastrzębia, który mikrofalami o odpowiednio dobranej częstotliwości rozszarpuje polimery, co sprawia, że produkt końcowy staje się znów tym, z czego powstały tworzywa sztuczne, czyli m.in. ropą naftową i palnym gazem. Hawk oferuje 1200 częstotliwości fal elektromagnetycznych, z których każda wpływa na konkretne węglowodory. Jak zapewniają twórcy Hawka, przy jego użyciu można rozłożyć wszystkie tworzywa sztuczne, bowiem urządzenie jest w stanie namierzyć i zdezintegrować każdy polimer. Jastrząb radzi sobie również świetnie z oponami samochodowymi. Ropa naftowa i gaz, powstające w trakcie bombardowania odpadów tworzyw sztucznych falami elektromagnetycznymi, służą napędzaniu samego Hawka, ale również innych urządzeń znajdujących się w zakładzie przetwórstwa odpadów.

Nie jest wykluczone, że pojawią się kolejne, nowoczesne technologie służące do recyklingu tych odpadów, które nadają się do powtórnego wykorzystania. Początek każdego procesu recyklingu stanowi selektywna zbiórka. Tworzywa sztuczne umieszczamy razem z odpadami metalowymi w żółtych pojemnikach wystawianych w naszych osiedlach lub w żółtych workach dostarczanych do naszych domów przez firmy wywożące odpady.

Powinny się tam znaleźć - plastikowe opakowania po napojach i olejach spożywczych, nakrętki, plastikowe opakowania po kosmetykach, płynach do mycia i chemii gospodarczej, plastikowe worki, torebki i reklamówki, plastikowe koszyki po owocach i pojemniki po wyrobach garmażeryjnych, opakowania wielomateriałowe po płynnej żywności - tzw. tetrapaki, czyli kartony po mleku i sokach. Przed wrzuceniem do pojemnika bądź torby, opakowania z tworzyw sztucznych i kartony muszą być opróżnione, przepłukane, osuszone i zgniecione.

Do selektywnej zbiórki nie nadają się: plastikowe elementy pojazdów - deski rozdzielcze, zderzaki itp., szyby z pleksi, styropian i inne tworzywa piankowe, butelki i opakowania po olejach przemysłowych, zabawki, sprzęt AGD.

Elżbieta Gutowska