EPS a XPS materiály. Nakládání s odpady. Ing. František Vörös, Ing. Jana Marelová

Transkript

1 EPS a XPS materiály Nakládání s odpady Ing. František Vörös, Ing. Jana Marelová

2 Cíl workshopu Výměnou zkušeností k prevenci vzniku odpadů. Praktické řešení odpadů z polystyrenů neobsahujících HBCD. Starší polystyrenové odpady s HBCD a jejich likvidace. 2

3 Osnova workshopu EPS a XPS historický úvod Současné postavení těchto plastů ve světě, v Evropě a v ČR Hlavní aplikační segmenty Základní výrobní sortiment Používané retardéry hoření Možnosti stanovení obsahu retardérů hoření v polystyrenech Materiály po skončení životnosti a možnosti jejich dalšího využití 3

4 Stručná historie EPS první průmyslová výroba styrenu a polystyrenu u firmy IG Farben Ludwigshafen suspenzní zpěňovatelný polystyren (BASF) Styropor na výstavě K první výroba EPS s retardérem hoření v Německu světová výroba EPS 35 tisíc tun první výroba EPS v ČR výroba EPS s retardéry hoření v ČR (převážně HBCD) světová výroba 950 tisíc tun BASF Neopor šedý s nižší hodnotou koeficientu lambda současnost - výroba EPS s novými retardéry hoření (bromovaný SBS polymer) Světová výroba EPS u cca 100 výrobců dosahuje výše 6,8 mil. tun za rok 4

5 Stručná historie XPS Dow Chemical začíná vyrábět extrudovanou polystyrenovou pěnu na základě požadavku amerického ministerstva obrany (záchranné vesty) firma Dow začíná na americkém trhu prodávat modré XPS desky pod obchodním názvem STYROFOAM tepelná izolace STYROFOAM /ROOFMATE s freonovými nadouvadly byla uvedena na trh v Evropě v Terneuzenu (Holandsko) je otevřen první závod v Evropě na výrobu extrudovaného polystyrenu STYROFOAM je představen STYROFOAM STRATEGY zahrnující široký sortiment tepelně-izolačních výrobků pro různé druhy aplikací v Balatonfüzfö (Maďarsko) je otevřen nový výrobní závod zásobující státy střední a východní Evropy Dow zavádí unikátní ekologickou technologii, ve které je jako napěňovadlo použit CO evropské výrobní závody jsou konvertovány na bezfreónovou výrobní technologii přechod k výrobě XPS bez HBCD 5

6 Světová výroba polymerů

7 Spotřeba plastů v EU dle typů a aplikačních sektorů v roce 2015 Obalový průmysl Stavebnictví Automobilový průmysl Elektrika a elektrotechnika Ostatní 7

8 Postavení EPS a XPS mezi termoplastickými polymery Polymery s vysokou přidanou hodnotou <1% (<1 mil.t) Inženýrské polymery <10% (<23 mil.t) PS & EPS Standardní polymery PET 7% < 90% (<227 mil.t) 7% PP 23% PE 34% PUR 6% PVC 16% 8

9 Schéma výroby suspenzního EPS dávkování retardéru hoření v práškové formě přímo do polymeračního reaktoru A polymerace B odstřeďování a sušení C třídění a povrchová úprava D vážení a balení 1 styren, voda, iniciátory, aditiva, nadouvadlo 2 suspenze EPS a vody 3 odpadní voda 4 široká frakce perliček EPS 5 sušící vzduch 6 vzdušnina na likvidaci VOC 7 nadsev a podsev 8 komerční frakce EPS 9 povrchová úprava 10 hotové perličky EPS 9

10 EUMEPS evropská asociace zpracovatelů expandovatelného PS Asociace založena v roce 1989 Složena ze dvou sekcí konstrukční EPS a obalové EPS Členská základna národní asociace + firmy (13 konstrukce a 11 obaly) Zahrnují více než 90% evropské zpracovatelské kapacity EPS materiál lze mechanicky recyklovat Více než 67% obalových EPS se recykluje Doporučená kategorie stavebního odpadu

11 Schéma výroby XPS desek dávkování retardéru hoření ve formě polymerní předsměsi do extruderu A dávkování surovin B extruderová část a vytlačovací hlava C regranulace D obrábění E skladování 1 granulát GPPS 2 aditiva a pomocné látky 3 nadouvadla 4 komerční XPS desky 5 vedlejší materiál XPS pro regranulaci 6 regranulát XPS 11

12 EXIBA evropská asociace výrobců XPS 8 stálých členů asociace Zahrnují více než 85% evropské XPS výrobní kapacity Podle EPD deklarace z roku 2015 neobsahují XPS výrobky HBCD nebo jiné SVHC látky XPS materiál lze běžně mechanicky recyklovat Doporučená kategorie odpadu

13 Aplikace EPS v Evropě a Asii v roce 2011 a výhled do roku

14 Množství vyrobeného EPS (tuny) Množství vyrobeného XPS (m 3 ) Výroba EPS a XPS v ČR Výroba XPS (rok) EPS XPS Výroba EPS (rok) 14

15 Specifika pro aplikace plastů ve stavebnictví v EU Bez plastů by nebylo možno splnit závazky z Pařížské dohody. Pětina spotřebovaných plastů připadá na stavebnictví. Dlouholetá životnost nad 50 let. Nejpoužívanější plasty ve stavebnictví PVC a následují PE, EPS a PUR. 15

16 Požadavky na stavební výrobky CPR č. 305/2011 Mechanická odolnost a stabilita Požární bezpečnost Hygiena, ochrana zdraví a životního prostředí Bezpečnost a přístup k užívání Ochrana proti hluku Úspora energie a ochrana tepla Udržitelné využívání přírodních zdrojů 16

17 Evropský trh tepelných izolací Data z roku rozdělení podle typu použité izolace Celkem použito 193 mil. m 3 izolací Informace Plastics Europe

18 Statistiky úmrtí při požárech 18

19 Výroba plastů v Německu vs. počet úmrtí při požárech 19

20 Hořlavost plastů spotřeba retardérů hoření Aplikace retardérů hoření leaderem je USA a stavebnictví EPS a XPS bez FR třída F (ČSN EN ) EPS a XPS s FR třída E (ČSN EN ) 20

21 Chemické prvky, které se považují za zásadní pro lidský život 21

22 Retardéry hoření 1,2,5,6,9,10-HEXABROMOCYKLODODEKAN BBBBROMOVANÝ SBS POLYMER HBCD nebo HBCDD je aditivní, alifatický, bromovaný retardér hoření (FR). Skládá se z 12 uhlíkových atomů, 18 vodíkových a 6 bromových atomů umístěných na cyklické molekule. Polymerní bromovaný retardér hoření (pfr)se většinou skládá z hlavního polymerního řetězce tvořeného kopolymery SBS nebo ABS, jenž je dodatečně nabromován. 22

23 Retardéry hoření porovnání vlastností HBCD Vzhled: bílý prášek Obsah bromu: > 73 % Teplota tání: > 180 C Molární hmotnost: 641,7 g/mol Toxicita: LD 50 > mg/kg V květnu 2013 byl jako 23. položka přidán na seznam Stockholmské úmluvy o persistentních organických polutantech. 23

24 Retardéry hoření porovnání vlastností pfr Vzhled: bílý prášek Obsah bromu: % Teplota tečení: > 120 C Molecular weight: g/mol HSE profil: není PBT látka Zdroj: "Flame Retardant Alternatives for Hexabromocyclododecane (HBCD) (PDF), Draft for Public Comment, Sep. 2013; 24

25 Možnosti stanovení HBCD v odpadech Stanovení bromovaných organických látek (GC-MS, LC-MS) vysoká citlivost stanovení XRF stanovení nízkých koncentrací BRF v životním prostředí a odpadních plastech rychlá, jednoduchá metoda pro stanovení bromu do koncentrací 5 mg/kg (ruční přenosné přístroje), nutná kalibrace na standard Stanovení jiných bromovaných látek (UPLC-MS/MS, HRGC- HRMS) akreditovaná pracoviště (ALS Czech Republic, VŠCHT, ITC Zlín) Stanovení polymerních FR skládá se z různě dlouhých polymerních řetězců velmi náročná identifikace (nutné spojení několika analytických metod) XRF perspektivní metoda (předchází extrakce) 25

26 Přenosné přístroje pro stanovení přítomnosti bromu v EPS izolacích 26

27 HBCD a REACH 1966 Švédský chemický institut KEMI byl požádán o vypracování komplexní zprávy o rizicích při výrobě, použití a aplikacích HBCD 2007 vznik dobrovolného programu ke kontrole a snižování emisí této látky, VECAP Voluntary Emission Control Action 2009 ECHA zařadila HBCD na kandidátní seznam látek vyvolávající velmi vysokou obavu PBT látky 2011 do přílohy XIV REACH zařazen HBCD odzkoušeny náhrady HBCD perspektivní polymerní FR 08/2015 ukončení autorizace navržena 2-letá možnost používání HBCD ve stavebnictví, konsorcium 12 evropských výrobců (povoleno ECHA do ) pro nedostatek pfr; konsorcium rozpuštěno 11/2016 Některé firmy přikročily k úplné výrobě EPS bez HBCD již před autorizací postupná výroba polymerního FR u tří výrobců retardérů hoření (Eurobrom, Albemarle, ICL), přechod na EPS bez HBCD 27

28 HBCD a Stockholmská úmluva 05/2013 Stockholmská úmluva HBCD do přílohy persistentních látek (POP) s pětiletou výjimkou pro EPS a XPS pro izolace budov EU ratifikovala tuto dohodu K rozhodnuto v rámci Nařízení EU č. 2016/460 o omezení při nakládání s odpady s HBCD EPS a XPS neobsahují více než 3% HBCD kategorie odpadů Odpady s obsahem HBCD nad 1000 mg/kg lze v současné době využít pouze energeticky Při spalování dochází k rozkladu HBCD z více než 99,999 % a nevznikají nebezpečné zplodiny - furany nebo dioxiny 28

29 Schéma ze spalovny ve Würzburgu 29

30 HBCD v odpadech možnosti chemického využití Poloprovozní zařízení procesu CreaSolv (Fraunhofer Institut), využívá rozpouštění EPS a separaci HBCD (rozkladem na brom) 3 tis. tun/rok (2018) Zvýšení koncentrace HBCD přes CreaSolv proces rozpouštění: z 0,01-1,5% v PS pěnách až na 20-30% HBCD v kalu na konci procesu, účinnost odstranění HBCD - 99,7 % Vznik neziskové nadace PolyStyreneLoop" v holandském Terneuzenu k procesu CreaSolv Čínští vědci zkoumají možnost biodegradace HBCD za pomoci larev a bakterií (pozitivní výsledky experimentů) 30

31 CreaSolve proces pro recyklaci 31

32 Průzkum vzniku odpadů rok 2014 Výrobci EPS perliček: 0,1% odpadů energetické využití (zbytek odpadů recyklace uvnitř firmy nebo externí) Výrobci EPS desek: 20 tun znečištěných perliček skládky odpady přímo z výroby: 5 17% po rozdrcení zpět do technologie (recyklace) Realizátoři ETICS: 4 7% odpadů (odřezky, poškozené desky) skládky Výrobci XPS desek: 0,01% odpadů energetické využití (zbytek recyklace uvnitř firmy) Použití XPS pro stavební účely: 1 2% odpadů (odřezky, poškozené desky) skládky EPS v obalech: 67% se recykluje, zbytek se využívá energeticky nebo skládky 32

33 Aplikace ETICS v ČR ( ) mil. m2 33

34 Evropský trh ETICS Izolováno 2 miliardy m 2 Každoročně plus 150 mil.m 2 34

35 Post-uživatelské EPS odpady V roce 2011 vytříděno 8,1 tis.tun EPS odpadů z toho 2,6 tis.tun ze stavebnictví (EUMEPS). Podle Eko-Kom se sběrem a tříděním zabývá 38 firem. Při průzkumu žádná nevyplnila dotazník Sdružení EPS ČR. Dle EUMEPS bylo 1,0 tis.tun odpadního EPS recyklováno, 2,2 tis.tun využito energeticky, 4,9 tis.tun skončilo na skládkách. Remiva Chropyně kapacita tun EPS na PS. Podle studie z USA publikované jsou schopny larvy potemníka moučného likvidovat EPS na kompost. 35

36 Co se vzniklým odpadem v současnosti? Od roku 2013 nesmí obsahovat HBCD žádný materiál výjimka stavební materiál. Materiál ze žlutých kontejnerů - Eko-Kom (smluvně podchycených 38 firem) - doporučena komprimace materiálu. Nové materiály bez HBCD (prohlášení výrobce, nové značení výrobků) lze recyklovat extruzí, znovu použít do stavebních materiálů (lehčené betony, cihly, apod.), skládkovat nebo spalovat. Materiály bez informací o původu a s obsahem více než 1000 mg/kg HBCD lze pouze spalovat (v ČR 31 zařízení) nebo chemicky recyklovat (CreaSolv proces). 36

37 Příklad zařízení pro kompaktování pěnových plastů 37

38 Příklad značení EPS desek 38

39 Příklad značení XPS desek 39

40 Závěr EPS a XPS perspektivní tepelně-izolační materiály s vynikajícím koeficientem lambda. Světový trh EPS poroste ze současných 7 mil.tun na 15 mil.tun v roce Typy EPS s novým FR jsou dodávány na trh členy Sdružení EPS ČR od Mají specifické značení. XPS s názvem PRIME G je také výrobek s novým FR. EPS i XPS s novými FR jsou plně recyklovatelné. Doporučení pro MŽP: doplnit informaci o možnosti využití odpadů EPS, XPS (bez HBCD) recyklací, skládkováním a spalováním navrhnout likvidaci starých stavebních EPS, XPS izolací z demolic s využitím kódu (dle německého vzoru) 40

41 Děkujeme za pozornost 41