ODPADNÍ MATERIÁLY JAKO SUROVINA PRO STAVEBNÍ VÝROBKY A JEJICH TESTOVÁNÍ. Waste as raw material for building products and their testing

Transkript

1 ODPADNÍ MATERIÁLY JAKO SUROVINA PRO STAVEBNÍ VÝROBKY A JEJICH TESTOVÁNÍ Waste as raw material for building products and their testing Ing. Kristýna Urbánková, Ph.D., MVDr. Hana Štegnerová Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s., Hnvkovského 65, , Brno urbankova@vustah.cz, stegnerova@vustah.cz Produkce odpadních materiálu každým rokem roste, stejn jako tendence o úelné využití tchto materiál. Efektivita prmyslové výroby se zvyšuje se snahou zabudovat odpady do nejrznjších stavebních produkt. Práce pojednává o ekotoxikologickém a chemickém testování vybraných odpadních materiál a jejich dalším možném použití ve stavebnictví. The amount of waste material has been steadily increasing over the years as well as the tendency towards the effective utilization. Efficiency in industrial production increases along with the efforts for the installation of waste into different building products. This work deals with the ecotoxicological and chemical testing of chosen waste materials and the potential for their further utilization in building industry. Úvod V rámci ešeného projektu VEZPOM Výzkum ekologického zpracování prmyslových odpadních materiál, jsme se ve Výzkumném ústavu stavebních hmot, a.s. zabývali možností využití vybraných odpadních materiál do stavebních hmot. V pípad, že chceme tento materiál zapracovat do stavebních výrobk, je nutné znát jejich ekologické vlastnosti. Tyto byly vyhodnocovány na základ vyhlášky 294/2005 Sb. V souladu s touto legislativou byl sledován obsah a nebezpený prvk ve výluhu a v sušin vzork (As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mo, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, V, Zn), radionuklid 226 Ra, 40 K, 228 Th a v neposlední ad ekotoxicita vzork. V sušin byly také sledovány organické polutanty, jako jsou extrahovatelné organicky vázané halogeny (EOX), BTEX (benzen, toluen, ethylbenzen, xylen), polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), uhlovodíky C 10 C 40 a polychlorované bifenyly (PCB). V neposlední ad byla sledována ekotoxikologická stránka. Testy ekotoxicity pedstavují souhrn zkoušek dle píslušných norem. Tyto zkoušky simulují reálné podmínky prostedí pro výsledné použití stavební hmoty se zakomponovaným odpadem a komplexn ovují pedpokládanou zdravotní nezávadnost. K testování ekotoxikologických vlastností byly využity testy akutní toxicity pro 4 trofické úrovn organism s rozdílnou dobou expozice. Základní sadu test tvoí testy na akvarijní ryb (Poecilia reticulata), perlooce (Daphnia magna), sladkovodní ase (Desmodesmus subspicatus) a hoici bílé (Sinapis alba). Analýza vstupních druhotných surovin (odpadních) surovin se provádí za úelem informativního stanovení, jakou pomrnou ást je možno zapracovat do stavebního výrobku, aby následné posouzení ekologické vhodnosti již samostatného výrobku bylo vyhovující.

2 V této práci jsme se zabývali využitím optické emisní spektrometrie s indukn vázaným plazmatem pro stanovení výše uvedených prvk. Tyto prvky jsou nebezpené jak z dvodu akutní tak i dlouhodobé chronické toxicity. Po jednorázovém vystavení organismu vyšším dávkám tchto prvk dochází k okamžitým (akutním) projevm, které mají obvykle velmi vážné zdravotní následky a mnohdy zpsobují i smrt. Pi dlouhodobé expozici i nepatrným dávkám pak dochází k chronickým obtížím a jako pozdní úinky se uvádí karcinogenita pípadn mutagenita. Pracovní postup Pro stanovení kov v sušin bylo naváženo 0,2000 g vzorku do rozkladných patron. Bylo pidáno 8 ml smsi kyselin chlorovodíkové a dusiné v pomru 3 : 1. Vzorky byly umístny do mikrovlnného rozkladného zaízení Milestone, Ethos, kde byly vystaveny teplot 200 C a výkonu 500 W po dobu 20 minut. Vodný výluh byl pipraven podle SN EN , kde je pomr kapalné a pevné fáze 10 l*kg -1 sušiny pro materiály se zrnitostí menší než 10 mm. Jako vyluhovací kapalina byla použita demineralizovaná voda. Po navážení vzorku a pidání potebného množství vody byly vzorkovnice uzaveny a tepány po dobu 24 h na peklopné míchace. Pro vlastní mení byl použit optický emisní spektrometr IRIS Intrepid II XSP s plazmovým výbojem v radiálním a axiálním uspoádání, echelle spektrometrem s polovodiovým CID detektorem, který s echelle optikou umožuje simultánní pístup k libovolné vlnové délce ve spektru v rozsahu od 175 do 900 nm. Se spojitým pokrytím vlnových délek dochází také k simultánní korekci na pozadí, což minimalizuje pirozený šum plazmy v dsledku jejího mihotání a šum, který mže být zpsoben vzorky s vysokými obsahy rozpuštných pevných látek. Vlnové délky byly kalibrovány na spektrum rtuové výbojky. Výkon generátoru s frekvencí 27,12 MHz byl nastaven na 1150 W. Tlak argonu ve zmlžovai byl 32 psi, vzorek byl peristaltickou pumpou vhánn do zmlžovae rychlostí 1,85 ml.min -1. Jako testovaný materiál byly zvoleny následující vzorky: - vz.. 1, 2: písky s rznou zrnitostí - vz.. 3, 4: škváry - vz.. 5, 6: skla (barevné stínítko, b. obrazovka) - vz.. 7, 8: energosádrovce z rzných lokalit Stanovení nebezpených prvk v sušin a výluhu metodou ICP-OES Namené výsledky ve výluhu byly porovnány s limitními hodnotami v tabulce z pílohy. 2 vyhlášky 294/2005 Sb. Pro porovnání výsledk sušiny byla použita tabulka téže vyhlášky. Limity jsou uvedeny v tabulkách. 1, 2.

3 Tab. 1: Obsah kov v sušin [mg*kg -1 sušiny] Limitní hodnota vz.. 1 vz.. 2 vz.. 3 vz.. 4 vz.. 5 vz.. 6 vz.. 7 vz.. 8 As 10 15,1 Cd 1 1,21 Cr 200 Hg 0,8 Ni 80 Pb V 180 Tab. 2: Obsah kov ve výluhu [mg*l -1 ] Limitní hodnota vz.. 1 vz.. 2 vz.. 3 vz.. 4 vz.. 5 vz.. 6 vz.. 7 vz.. 8 As 0,05 Ba 2 Cd 0,004 Cr 0,05 Cu 0,2 Hg 0,001 Ni 0,04 Pb 0,05 0,051 Sb 0,006 0,097 0,073 Se 0,01 Zn 0,4 Mo 0,05 0,05 Z tabulek vyplývá, že tém všechny vzorky vyhovly požadavkm normy a byly výrazn pekroeny limity pouze pro olovo u obou vzork skla v sušin, lehce pak pro kadmium u vzorku písku. 1 a arsenu u vzorku škváry. Ve výluhu pak byly nameny zvýšené hodnoty pro antimon u skla. Je tedy patrné, že z hlediska chemického lze k zapracování do ekologických stavebních hmot použít až na sklo všechny vzorky bez vtších omezení. Posouzení ekotoxicity K hodnocení ekotoxicity popílk byly využity tzv. klasické nebo-li konvenní testy, které jsou momentáln jako jediné zakotveny v platné legislativ. V práci byly použity následující testy: 1) akutní test toxicity na rybách (SN EN ISO ) 2) imobilizaní test na dafniích (SN EN ISO 6341) 3) rstov inhibiní test na asách (SN EN ISO 8692) 4) test klíivosti a rstu koene hoice (dle vstníku MŽP 4/2007)

4 Odpad, jehož vodný výluh vykazuje ve zkouškách akutní toxicity alespo pro jeden testovací organismus pi urené dob psobení testovaného odpadu hodnoty: LC (EC, IC)50 10ml.l -1, je hodnocen jako nebezpený. LC 50 koncentrace, která zpsobí úhyn 50 % testovaných ryb EC 50 koncentrace, která zpsobí úhyn nebo imobilizaci 50 % testovaných organism IC 50 koncentrace, která zpsobí 50% inhibici nebo stimulaci rstu testovaných kultur Tab 4: Vyhodnocení test ekotoxicity % mortality % imobilizace % inhibice Poecilia Desmodesmus Daphnia magna reticulata subspicatus Sinapis alba vz ,5-0,2 vz ,8 11,6 vz.. 3 2,2 54,3-9,9 vz ,4 0,5 vz.. 5 / 1,7/1,7 32,7/20,8-36,5/-5,4 vz.. 6 / / 14,2/16,8-36,5/0,9 vz.. 7 3,3 24,5 12,9 vz.. 8 / 48,3/26,7 9,7/4,4 19,9/18,2 Pozn: Hodnoty výsledk (% mortality, imobilizace a inhibice) uvedené ped lomítkem jsou pi neupraveném ph, hodnoty za lomítkem pi upraveném ph výluhu. Úprava ph má ásten omezit vliv nepíznivého ph na živé organismy a vychází ze skutenosti, že ph vtšiny výluh stavebních výrobk se pohybuje v alkalické oblasti. 0 = 0% letální úinek 100 = 100% letální úinek Závr Analýza vstupních surovin pedurila možné dávkování do jednotlivých stavebních hmot jak z pohledu ekologického, ale také technologického. Testované odpadní materiály byly použity dále pro výrobu pedepsaných zkušebních tles, na nichž byly provádny další zkoušky dle platných norem. S cílem získat kompletní informace o posuzovaných produktech byly rovnž provedeny zkoušky ekologické a technologické vhodnosti (fyzikáln-chemické a fyzikálnmechanické vlastnosti). Podkování Píspvek vznikl za podpory výzkumného zámru MSM Výzkum ekologického zpracování prmyslových odpadních materiál (VEZPOM).

5 Literatura Vyhláška MŽP. 294/2005 Sb. o podmínkách ukládání odpad na skládky a jejich využívání na povrchu terénu a zmn vyhlášky 383/2001 Sb. o podrobnostech nakládání s odpady. SN Popílek pro stavební úely Spolená ustanovení, požadavky a metody zkoušení. Praha: ÚNMZ, íjen 2011,31 s. SN Fluidní popel a fluidní popílek pro stavební úely Spolená ustanovení, požadavky a metody zkoušení. Praha: ÚNMZ, íjen 2011, 33s. Vyhláška SUJB. 307/2002 Sb. o radianí ochran ve znní vyhlášky. 499/2005 Sb. SN EN ISO 8692 Jakost vod. Zkouška inhibice rstu sladkovodních zelených as. SN ISO 6341 Zkouška inhibice pohyblivosti Daphnia magna Straus (Cladocera, Crustacea). Zkouška akutní toxicity. SN ISO Jakost vod. Stanovení akutní letální toxicity látek pro ryby. ást 2: Obnovovací metoda. Metodický pokyn odboru odpad ke stanovení ekotoxicity odpad. Vstník MŽP XVII, 04/2007