Działalność gospodarcza człowieka i jego niewłaściwe korzystanie z zasobów naturalnych prowadzi do zakłócenia równowagi ekologicznej, ponieważ pobrane ze środowiska naturalnego surowce wracają do niego w postaci bezużytecznych odpadów. Na częściowe zamknięcie obiegu materiałowego pozwala recykling odpadów. Materiały polimerowe, postrzegane często jako główny odpad naszej cywilizacji, jako nierozkładalne i niebiorące udziału w naturalnym obiegu materiałów w przyrodzie, powodują zwiększenie ilości odpadów obciążających środowisko. Zatem, aby włączyć je do obiegu, należy tworzywa sztuczne poddawać procesowi recyklingu. Wprawdzie składowanie odpadów z tworzyw sztucznych jest obojętne dla środowiska, jednak wciąż rosnące koszty składowania oraz nasilające się protesty społeczne przeciwko budowie nowych wysypisk zmuszają do opracowywania coraz lepszych metod utylizacji poużytkowych tworzyw sztucznych.



Obecnie na świecie produkuje się i stosuje ok. 5000 różnych tworzyw sztucznych, są to głównie poliolefiny - polietylen (PE), polipropylen (PP) oraz polistyren (PS), polichlorek winylu (PVC), a także poli(tereftalan etylenu) (PET) i poliuretan (PU). Wymienione stanowią 80% światowej produkcji tworzyw, która wyniosła w 2000 r. 170 mln ton. W Polsce produkcja tworzyw wynosi 1,5 mln ton i rośnie od kilku do kilkunastu procent na rok.
Co prawda w Polsce produkcja tworzyw sztucznych jest stosunkowo niewielka, jednakże ich zużycie przekracza poziom wytwarzania ze względu na niekontrolowany import tworzyw sztucznych w postaci granulatów, opakowań gotowych wyrobów oraz opakowań jednorazowych (400-500 tys. ton). Około 65-75% tych odpadów trafia do odpadów komunalnych, w których (w Europie) udział masowy tworzyw wynosi 8-10%, jednakże może to stanowić nawet 30-35% ich objętości. Można przyjąć, że w Polsce stanowią one ok. 7±2% masy, a 20-30% objętości odpadów komunalnych. Przytoczone dane wskazują na wagę problemu utylizacji odpadów tworzyw sztucznych oraz celowość działań podejmowanych w kierunku jego rozwiązania.

Produkcja i poziom odzysku PET
Poli (tereftalan etylenu) - PET, znany (od 1941 roku) surowiec włóknotwórczy, w latach 50. i 60. zastosowany do wyrobu folii, od połowy lat 80. używany we wciąż rosnących ilościach do wytwarzania butelek na napoje bezalkoholowe. Prognozy dla światowej produkcji PET przewidują na lata 2000-2007 wzrost zużycia PET w tempie ok. 9,2 % na rok. Według danych PETCORE, organizacji monitorującej recykling PET w Europie, ilość odpadów PET zebranych w Europie w roku 2000 wyniosła 270 kiloton i była większa o 23% w porównaniu z rokiem 1999. Stanowi to jednak zaledwie 18% europejskiej produkcji tego tworzywa, która w 2000 roku wyniosła 1500 kiloton.
Na polskim rynku butelki z PET pojawiły się w roku 1989-1990 wraz ze zmianami gospodarczymi, otwarciem rynku i z importowanymi napojami. W ciągu 12 lat praktycznie od zera powstaje w Polsce rynek PET, oceniany obecnie na ok. 120 kiloton. Przewiduje się jego rozwój w tempie ponad 5% w skali roku (w 2010 roku przekroczy wartość 200 kiloton zużywanego PET). Możliwości rozwoju polskiej branży opakowań PET, podobnie jak w innych krajach, należy upatrywać w nowych zastosowaniach w przemyśle kosmetycznym, mleczarskim oraz piwowarskim.

Problem recyklingu
Według naszego rozeznania są rejony w kraju o wysokim wskaźniku odzysku PET pochodzącego z butelek – zwłaszcza rejony związane z produkcją włókien poliestrowych. Są też jednak gminy, w których nie wiadomo nawet, że na drugim końcu Polski butelki się zbiera. Problem zbiórki to jedno, a rozdrabnianie i transport do recyklera stanowią odrębny problem i w sumie całe przedsięwzięcie staje się nierentowne.
Odstrasza również cena płatków otrzymywanych przez zmielenie butelek PET, która w zależności od regionu kraju waha się od 30 do 100 groszy za kilogram surowca. Dopłaty, pochodzące z opłat wnoszonych przez producentów, przewidziane jako jeden z elementów finansowania działań związanych z zagospodarowaniem odpadów, „rozpływają” się gdzieś w zawiłym łańcuchu dystrybucji tych środków. Również aktualny stan prawny nie motywuje producenta do maksymalnego odzysku odpadów, a konsekwencje finansowe takiego stanu rzeczy ponosi najczęściej sam konsument.
Obecnie największym problemem recyklingu PET jest pozyskiwanie odpadów, co stanowi konsekwencję braku zorganizowanej na dużą skalę zbiórki. Zatem ogromne ilości tego cennego materiału, natychmiast po spełnieniu swojej funkcji, lądują w niesortowanych śmieciach. Według szacunków zaledwie 10-15% rocznej produkcji butelek PET jest poddawane w Polsce recyklingowi.
Niestabilne pod względem kolorów i właściwości regranulaty otrzymywane z PET, służące do otrzymywania włókien, taśm opasujących, folii i opakowań, wymagają przeprowadzenia wielu wstępnych operacji, takich jak: dokładna segregacja tworzyw na poszczególne rodzaje, usuwanie wtrąceń i dodatków innych materiałów, mielenie i mycie odpadów, homogenizacja i regranulacja. Warunkiem powodzenia tego typu recyklingu jest uzyskanie ze strumienia odpadów dokładnie wyselekcjonowanych, czystych, jednorodnych frakcji o zdefiniowanych właściwościach przetwórczych. Spełnienie tego warunku nie jest łatwe i łączy się z dużymi kosztami oraz dużym zużyciem energii. Przewidziana jako zamknięcie obiegu materiałowego butelek PET technologia B2B (bottle to bottle) prowadzącą do ponownego wytwarzania butelek, nie stanowi kompleksowego rozwiązania problemu, gdyż producenci poszukują do tego celu jedynie białych (transparentnych) odpadów – pozostaje do zagospodarowania cała masa odpadów kolorowych. Również przetwarzanie butelek na włókna poliestrowe ma swoją pojemność - zapotrzebowanie na włókno też się kiedyś skończy - a dodatkowo w krótkim okresie czasu otrzymujemy nowy odpad, tym razem tekstylny.

Kompozyt o nazwie IZOPET-R
W artykule zamieszczonym w numerach 1/2002 oraz 4/2002 czasopisma „Tworzywa Sztuczne i Chemia” donosiliśmy o prowadzeniu badań w Samodzielnej Katedrze Chemii i Technologii Tworzyw Sztucznych nad opracowaniem technologii otrzymywania nowego proekologicznego materiału o nazwie IZOPET-R.
Dalsze badania doprowadziły nas do różnych ciekawych zależności pomiędzy właściwościami fizyko-mechanicznymi tego kompozytu a jego strukturą. Stwierdzono bardzo duże pole do działania dla technologa w dziedzinie inżynierii materiałowej. Ten sam wyrób, w zależności od stopnia zagęszczenia materiału w formie, może być bądź to wyjątkowo odporny na działanie sił ściskających, bądź sprężysty i absorbujący energię mechaniczną pochodzącą od drgań i wstrząsów, jak i niesioną przez falę akustyczną. Może być paroprzepuszczalny, wodoprzesiąkliwy lub może nie przepuszczać wody, a jednocześnie pozwala na swobodne przepuszczanie przez płytę par i gazów. Poniżej pokrótce przedstawione zostaną wyniki badań obrazujące (przedstawione w dalszej części artykułu) właściwości kompozytu IZOPET-R. Właściwości te zasugerowały z kolei kierunki wykorzystania tego produktu recyklingu PET - taniego i możliwego do wdrożenia w każdej gminie.




Z powyższych wyników badań wyciągnięto, między innymi, następujące wnioski:
• Na właściwości fizyko-mechaniczne płyt termoizolacyjnych wykonanych z kompozytu IZOPET-R znaczący wpływ ma ich gęstość, wielkość i czystość używanych płatków PET, jak i rodzaj i ilość środka wiążącego je.
• Sposób ułożenia płatków w formie ma znaczący wpływ na odporność płyt na działanie sił ściskających.
• Wytrzymałość próbek wykonanych z IZOPET-R można podwyższyć, o ok. 85% zwiększając ilość środka adhezyjnego lub zwiększając ich gęstość o ok. 16%.
• Płyty o gęstości 750-800 kg/m3 wykazują właściwości płyt wykonanych z betonu klasy B-20. Obecność wtrąceń w stosowanym surowcu (inne tworzywa, papier) obniżają wytrzymałość do wartości charakteryzujących płyty betonowe klasy B-15.
• Chłonność wody przez płyty, a zarazem ich współczynnik przewodzenia ciepła λ, zależy od tego, czy płyty są całkowicie zanurzone w wodzie, czy tylko polewane nią z góry.
• Płyty typu IZOPET-R poddane określeniu współczynnika przewodzenia ciepła wykazują przy gęstości materiału d = 300 kg/m3 λ = 0,065 W/m x K, a przy zawilgoceniu λ = 0,074 W/m x K.
• Chcąc uzyskać izolacyjność porównywalną z wartością dla płyt styropianowych, należy stosować izolację o grubości 50% większej.

Zastosowanie wyrobów
Przewidywane zastosowania to:
• Ocieplanie domu podpiwniczonego do głębokości 1 m poniżej terenu. Ocieplenie tego typu, z zastosowaniem ww. płyt termoizolacyjnych o grubości 10 cm, stanowi jednocześnie warstwę filtracyjną (płyta drenażowa) umożliwiającą swobodny spływ wody wzdłuż izolacji przeciwwilgociowej lub przeciwwodnej ścian piwnic do rur drenarskich.
• Ocieplanie posadzek posadowionych na gruncie. Płyty układa się na poziomej izolacji przeciwwilgociowej (wodoszczelnej) rozłożonej na wylewce z chudego betonu umieszczonej na podsypce z zagęszczonego piasku. Dopuszcza się układanie płyt poniżej izolacji przeciwwodnej, bezpośrednio na zagęszczonym podłożu, gdyż nie podciągają one kapilarnie wilgoci i wykazują znikomą nasiąkliwość. Dzięki temu nie trzeba wykonywać podłoża z płyt betonowych. Można tu mówić o "odwróconym" systemie wykonywania podłogi. Nad płytami typu IZOPET-R umieszcza się warstwę izolacji przeciwwodnej, klejonej na zimno np. masami bitumicznymi.
• Izolacja mocno obciążonych posadzek przemysłowych. Do tego typu zastosować należy stosować płyty IZOPET-R o zwiększonej gęstości, tj. 350-400 kg/m3. Wykorzystuje się tego rodzaju ocieplenie posadzek w przypadku chłodni składowych, parkingów dachowych, podłóg w magazynach, dla podłoży drogowych i kolejowych mostów i wiaduktów - chroniąc je przed przemarzaniem.
• Podłoże pod ogrzewanie podłogowe. Odpowiednio formowane płyty typu IZOPET-R mogą być stosowane do tego rodzaju ogrzewania zarówno w budynkach mieszkalnych, jak i przemysłowych.
• Izolowanie ścian piwnic i cokołów przed uszkodzeniami mechanicznymi. Płyty można obsypywać bezpośrednio warstwą żwiru, a przede wszystkim ziemi, dzięki temu czas wykonania izolacji ściany piwnicy oraz koszty robocizny i materiałów zostają znacznie zmniejszone.
• Izolowanie dachów płaskich i tarasów - system dachu odwróconego. Podczas wykonywania tego typu izolacji płyty układa się na styk, bezpośrednio na izolacji przeciwwodnej, a następnie (bez geowłókniny) ochronno-dociskową warstwę żwiru. W dalszej kolejności wykańcza się pokrycie posypką z drobnego grysu i, jak zwykle w systemie dachu odwróconego, płytami chodnikowymi. Możliwe jest wykańczanie np. tarasu w formie dachu zielonego, stosując na płytach tworzywowych odpowiednie warstwy wegetacyjne.
• Płyty do stabilizacji gruntu na skarpach. Ażurowe płyty o rozwiniętej powierzchni, podobne do betonowych – stosowanych na tzw. zielone parkingi - zapobiegają "spływaniu" skarp usytuowanych wzdłuż np. poboczy dróg, na wysypiskach komunalnych.
• Ekrany dźwiękochłonne. Ze względu na obecność porów otwartych w materiale możliwe jest stosowanie tego typu płyt do izolacji akustycznej w odpornych na korozję atmosferyczną i biologiczną ekranach dźwiękochłonnych ustawianych wzdłuż ciągów komunikacyjnych (przy drogach - autostradach, wzdłuż torów kolejowych).

Prognozy
Dalsze badania, związane z przyszłym wdrożeniem produkcji płyt IZOPET-R, będą finansowane w ramach przyznanego nam przez Komitet Badań Naukowych grantu (projektu badawczego) 4T08E00325 oraz przyznanej subwencji ze środków Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej w ramach umowy TECHNE nr 14/2003.
Pierwsze zamówienie na próbna partię płyt jako elementów konstrukcyjnych obudów rozdzielni elektrycznych zostało skierowane przez firmę INCOBEX Sp. z o.o. z Bielska-Białej.
W realizacji prac związanych z dopracowaniem technologii otrzymywania płyt IZOPET-R, umożliwiającej ich powszechne wytwarzanie i stosowanie, pomaga nam krakowska firma PROMOS Sp. z o.o.

W artykule wykorzystano materiały komunikatów wygłoszonych podczas X Seminarium Tworzywa Sztuczne w Budowie Maszyn, Kraków 29.IX-1.X.2003.

Kontakt z autorami:
• Jerzy Polaczek - Samodzielna Katedra Chemii i Technologii Tworzyw Sztucznych, Politechnika Krakowska tel. 012-628 27 47, 628 21 27, fax 012-628 20 38
• Piotr Przybek - Katedra Towaroznawstwa Przemysłowego, Akademia Ekonomiczna w Krakowie e-mail: pprzybek@tlen.pl - www.izopet.prv.pl

Źródło: Tworzywa Sztuczne i Chemia nr 6/2003 zobacz więcej
Źródło: ''

Komentarze

  • Niezle

    Artykul jest niezly. brakuje mi jeszcze kilku istotmmych elementów: np. zastosowanie bardziej praktyczne w naszym kraju, przykladowe projekty, biznesplany itp.