VYUŽITÍ ODPADŮ Z PĚNOVÉHO POLYSTYRENU Ing. František Vörös: Sdružení EPS ČR, kancelář Na Cukrovaru 74, Kralupy nad Vltavou, email: info@epscr.cz Česká technologická platforma plasty, Dělnická 12, 170 00 Praha 7 1) ÚVOD Od první výroby pěnového polystyrenu u firmy DOW v roce 1942 (dnes nazývaného jako XPS), přes výrobce perliček EPS suspenzní v roce 1950 u firmy BASF (dnes nazývaných jako EPS) doznala tato komodita enormní růst spotřeby zejména ve stavebnictví a obalech. V Evropě se v současné době vyrábí ročně přes 400 tis.tun XPS a 100 tis.tun pěnových PS folií. Celosvětová spotřeba EPS dosáhla přes 6 mil.tun/rok, evropská 2 mil.tun/rok [1]. Nízká objemová hmotnost pěnového polystyrenu 10 35kg/m 3 má řadu předností pro obaly a izolace budov. Po skončení krátkodobých aplikací v obalech (do 2 let) a dlouhodobých ve stavebnictví (přes 50 let) vyvstává problém řešení odpadů. 2) STATISTICKÉ ÚDAJE A SPOTŘEBA Výroba, zpracování a spotřeba plastů vykazuje stoupající trend, když v roce 1950 se na světě vyrobilo 1,5 mil.tun, v roce 2012 to bylo již 288 mil.tun obr.č.1. Do roku 2050 má vzrůst spotřeba na 700 mil.tun. Obr.č.1- Světová spotřeba plastů v období 1950 2012. Zdroj Plastics Europe Plasty zaznamenávají široké uplatnění v různých oblastech jako jsou obaly, stavebnictví, automobily, elektrické a elektronické přístroje a ostatní (zemědělství, lékařství, výrobky pro domácnost a sport, aj.) - obr.č.2.
Obr.č.2 Spotřeba jednotlivých typů plastů v různých aplikačních segmentech obaly, stavebnictví, automobily, elektro a ostatní.zdroj Plastics Europe. Předběžná čísla o spotřebě EPS v roce 2013 v Evropě hovoří o poklesu necelých 10% proti roku 2012 v důsledku přetrvávající krize stavebnictví. Potěšitelné je, že i přes pokles stavebnictví v ČR v roce 2013 o 8,3%, zaznamenala spotřeba EPS růst o 8,2% na 61 050 tun viz obr.č.3. tuny 70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 0 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 tuny Obr.č.3 Spotřeba EPS v ČR v období 1991 2013. Zdroj Sdružení EPS ČR. Přitom 88% spotřebovaného množství se aplikuje ve stavebnictví. Renomovaná agentura ICIS předpovídá pro rok 2014 příznivé podmínky pro růst spotřeby plastů v Evropě. Pro EPS předpovídá růst o 4 5% i s ohledem na požadavky na zateplování s vyššími tloušťkami izolantů. Český trh EPS by mohl pokračovat v růstu i díky pokračování Nové zelené úsporám a příznivému počasí v I.čtvrtletí 2014. Dá se očekávat překonání spotřeby v rekordním roce 2011. 3) PLASTOVÉ ODPADY V EU se v roce 2012 generovalo v průměru 48,8kg post-uživatelských plastů na hlavu, v ČR pouze 37kg [3] viz obr.č.4. Přihlédneme-li ke spotřebě plastů v ČR kolem 100kg/hlavu a průměrné hodnotě výskytu post-uživatelských plastových odpadů v EU ve výši cca 52% ze spotřebovaných plastů, pak by se mělo v ČR generovat min. 550 tis.tun, což je o 160 tis.tun odpadních plastů více než je oficiálně statisticky podchycených 387 tis.tun. viz tabulka I. Lze předpokládat, že rozdíl je ukrytý ve směsném komunálním odpadu na skládkách.
Obr.č.4 Výskyt post-uživatelských odpadních plastů v 29 zemích Evropy v kg/hlavu v roce 2012. Zdroj Plastics Europe Za období 2006 2012 se v EU vytřídilo v průměru 25 mil.tun odpadních plastů. Obr.č.5 dokumentuje příznivý trend zvyšování podílu recyklací a energetického využití. Obr.č.5 Způsob využití odpadních plastů skládkováním, energeticky a recyklací v letech 2006 2012. Zdroj Plastics Europe. Pokud by však snižování množství odpadních plastů na skládkách pokračovalo dosavadním tempem, pak by k nulovému skládkování došlo až k roku 2037 viz obr.č.6. Obr.č.6 Scénář snižování skládkování odpadních plastů dosavadním tempem (čárkovaně) a zákazem skládkování k 2020. Zdroj Plastics Europe.
Při zákazu skládkování odpadních plastů do roku 2020 by se ušetřilo 80 mil.tun plastů, které by jinak skončily na skládkách. To představuje jednu miliardu tun ropy v hodnotě 78 miliard Eur. 4) EPS ODPADY Sdružení EPS ČR se problematice EPS odpadů věnuje již delší dobu [4]. Úzce spolupracuje se střechovou organizací evropských národních sdružení zpracovatelů EPS EUMEPS. Vychází ze zkušeností s řešením odpadních EPS z obalových aplikací, kde je od roku 1995 realizován projekt celosvětového systému recyklací EPS v rámci 31 zemí. V roce 2006 se Sdružení EPS ČR zapojilo do tohoto projektu. Podíl aplikací EPS v obalovém sektoru má klesající tendenci. V ČR dosahují aplikace EPS ve stavebnictví 88%. Všechny typy PS, tj. včetně EPS jsou technicky snadno recyklovatelné, pokud jsou dobře vytříděné. Tři významní výrobci (Nova, Styrenix a Total) začaly dodávat na trh EPS, který obsahuje 25% post-uživatelského EPS. Schematicky jsou možnosti využití odpadních EPS znázorněny na obr.č.7. EPS odpady dosahují v EU hodnoty 500 tis.tun/rok, tj. 2%-ní podíl ze všech plastových odpadů [5]. Obr.č.7 Možnosti využití EPS odpadů zdroj Sdružení EPS ČR EUMEPS zadal firmě Consultic studie o využití EPS odpadů v jednotlivých státech v roce 2009. Studie byla vypracována v listopadu 2011 (4). Ze stavebnictví bylo získáno 136 tis.tun odpadního EPS, z čehož bylo 40% uloženo na skládky, 52% využito energeticky a 8% recyklováno. V ČR bylo vytříděno 8,1 tis.tun EPS odpadů, z toho 2,6 tis.tun ze stavebnictví. Mechanickou recyklací jako EPS bylo využito 1,0 tis.tun, z toho 0,2 tis.tun ze stavebnictví, energeticky 2,2 tis.tun (stavebnictví 0,9) a skládkováno 4,8 tis.tun (1,7 ze stavebnictví). Odpady EPS z realizací v budovách tvoří 1,2 tis.tun, z demolic 1,3 tis.tun. Většina, konkrétně 1,7 tis.tun končí na skládkách. V SR vzniká ve stavebnictví 2,1 tis.tun EPS odpadů, z toho 0,3 tis.tun je využito mechanickou recyklací, 0,2 tis.tun energeticky a 1,6 tis.tun je skládkováno.
Sdružení EPS ČR spolupracuje v rámci pracovní skupiny s EUMEPS a v rámci České technologické platformy PLASTY na studii o možnostech využití odpadů z EPS v celém výrobním řetězci. Analýza u jediného výrobce v ČR firmy Synthos odhalila, že množství odpadních EPS z výroby nepřekračuje 1%, přičemž největší podíl tvoří odpadní EPS z čistírny odpadních vod. Izolace tohoto odpadu je důležitá i jako prevence proti znečišťování moří a oceánů, kde se objevují ostrovy odpadních plastů, tvořené z 80% z řek. Při vlastním zpracování EPS na izolační desky se využívají veškeré odpady s tím, že rozdrcený produkt se může až do 15% vracet zpět do procesu.při realizaci ETICS na stavbách vzniká 3 7% odpadního EPS. Je nutno, působit na realizační firmy směrem ke zlepšení sběru a vytřídění čistých EPS izolací. Tyto produkty pak lze nabídnout členům českého a slovenského sdružení k využití. V ČR jsou značné rezervy v třídění EPS z komunálních odpadů. Dobře vytříděný EPS odpad lze komprimovat z 20 30 kg/m 3 na 600 800kg/m 3 a následně rozdrtit a zregranulovat na krystalový PS tuto činnost zajišťuje v ČR firma Remiva Chropyně na lince s kapacitou přes 1000 tun/rok. 5.ODPADY EPS S RETARDÉREM HOŘENÍ Požadavky stavebnictví na snížení hořlavosti EPS izolací vedly k vývoji tzv. samozhášivých typů EPS. Tyto jsou dodávány na trh více jak 50 let. Odolnost proti hoření se posuzuje dle EN 13 501-1. Pro většinu aplikací v budovách je požadována třída reakce na oheň E. Toho se dociluje přídavkem max. 0,7% retardéru hoření typy hexabromcyklododekan (HBCD). EPS typy bez retardéru hoření jsou charakterizovány třídou reakce hoření F dle EN 13 501-1 a uplatňují se obalových aplikacích. Již v roce 1966 byl požádán švédský chemický institut KEMI o vypracování komplexní zprávy o rizicích při výrobě, použití a aplikacích HBCD. Od té doby se diskutují výsledky, polemizuje se, ale taktéž se koná. Dnes je HBCD považován za nejvíce kontrolovanou chemikálii, která se používá v průmyslovém měřítku. HBCD jsou přisuzovány PBT vlastnosti, tj. persistence, bioakumulace a toxicita. Usazování HBCD v sedimentacích při ústí řek a v mořích způsobuje, že se HBCD přes mořské živočichy dostává do potravinového řetězce. Přibližně 90% vyrobeného HBCD se aplikuje při retardacích EPS a XPS, zbytek k úpravě textilu. V případě EPS je retardér vázán s polymerní matricí natolik pevně, že v průběhu aplikaceneemituje do ovzduší a není vyluhován vodou. Dokladem je skutečnost, že 90% emisí HBCD pochází z textilu. Uživatelé HBCD přijali před 10 lety dobrovolný program ke kontrole a snižování emisí HBCD. Jde o VECAP Voluntary Emission Control Action Program, který spolu s programem SECURE napomáhá ke snižování emisí HBCD do ovzduší, odpadních a povrchových vod, při manipulaci s hotovými výrobky během jejich aplikací a po skončení životnosti. Výsledky ukazují na postupné snižování emisí HBCD v Evropě. Jestliže v roce 2008 dosahovaly emise HBCD v EU do půdy, vody a vzduchu 212g/tunu výrobku, pak v roce 2012 to bylo 19g/tunu. Během 50-ti leté aplikace HBCD byla provedena řada měření nezávislými instituty. Např. německý Fraunhofer Institut a Výzkumný ústav pro izolace (FIW) potvrdily, že HBCD netěká
z EPS izolací a není vymýván vodou. Totéž potvrdila měření po skončení životnosti zateplených domů a po dlouholetých aplikacích Geofoam v silnicích v extrémních severských podmínkách. Rizika pro člověka a životní prostředí při zpracování a demolicích EPS nebyla zjištěna. To vyplývá i ze schválených environmentálních produktových deklarací (EPD) dle ISO 14025 pro sedm typů výrobků, čímž je potvrzeno, že EPS izolační desky odpovídají kriteriím pro zdravotně nezávadné stavební výrobky a nejsou tedy nebezpečné. V říjnu 2008 byl HBCD navržen na kandidátní listinu látek pro přednostní autorizaci v rámci REACH. Následně v únoru 2011 byl zařazen do přílohy XIV dle REACH s termínem ukončení autorizace do 21.8.2015. V květnu 2013 na zasedání komise členských států Stockholmské úmluvy došlo k zařazení HBCD do přílohy I k celosvětovému seznam dosud zakázaných 22 POP persistentních organických látek. Zákaz vstoupil v platnost v listopadu 2013 s tím, že musí dojít k ratifikaci ve 179 státech světa během jednoho roku. Důležitou informací je, že bylo schváleno pětileté přechodné období pro možné používání HBCD pro retardaci EPS a XPS v aplikacích v budovách. Ze zápisu z 19.zasedání komise z října 2013 pro POP látky při MŽP ČR vyplývá, že návrh na ratifikaci rozhodnutí komise pro Stockholmskou úmluvu ohledně HBCD bude předložen Vládě a následně Parlamentu s návrhem na přijetí výjimky pro používání HBCD pro aplikace ve stavebnictví do listopadu 2019. Od roku 2003 hledají výrobce EPS suroviny náhradu za HBCD. Patentované a ověřené řešení náhrady produktem Polymeric FR zveřejnila americká firma Dow v březnu 2011. Jedná se o bromovaný polymerní produkt, který není persistentní a při dávkování cca 1% splňuje požadavky na samozhášivost EPS izolací. Licenci na výrobu zakoupily tři firmy, přičemž Chemtura již začala produkt ze svých jednotek v Arkansasu (USA) dodávat na trh. Firmy Albermale a ICL budou následovat letos. V období 2012 2015 bude fáze koexistence na trhu, kdy budou nabízeny na trhu EPS s HBCD a s novým retardérem. V rámci REACH dojde k autorizaci HBCD v roce 2015 a rozhodnutí, zda se Evropa ztotožní s postupem dle Stockholmské úmluvy. Vloni proběhly testy nového produktu jak u výrobců EPS, tak u zpracovatelů EPS. Závažným důsledkem zákazu používání HBCD bude složité řešení odpadů z EPS. Zatímco odpady EPS bez HBCD bude možno recyklovat stávajícím způsobem, o možnostech recyklací EPS odpadů s HBCD bude rozhodnuto v rámci tzv. Basilejské konvence o odpadech s POP látkami. Dosud převažující ukládání EPS odpadů na skládkách nebude dále možné. V Německu a v 8 dalších státech EU se již v současnosti brání skládkování odpadů s výhřevností vyšší než 11 MJ/kg. EPS s XPS dosahují výhřevnosti hodnoty 38 MJ/kg. Propracovaný systém německého energetického využití EPS s HBCD vedl Plastics Europe, která usiluje o zákaz skládkování plastových odpadů od roku 2020, k financování experimentu se spalováním EPS a XPS odpadů s HBCD na spalovně komunálního odpadu ve Würzburgu viz obr- č.8. Závěrečná zpráva o týdenním testování spalování EPS a XPS desek spolu s pevným komunálním odpadem na referenční spalovně pevného komunálního odpadu se zařízením na využití energie konstatuje, že dosažené výsledky ukázaly vynikající destrukční účinnost u HBCD, a že emise nečistot regulovaných dle direktivy EU při spalování odpadu, včetně dioxinů a furanů zůstaly podstatně pod předepsanými mezními hodnotami.
Obr.č.8 Schematické znázornění spalovny komunálních odpadů ve Würzburgu. Zdroj BASF. Tyto závěry jsou důležité i proto, že v souvislosti s demolicemi budov s aplikovanými EPS izolacemi, bude narůstat podíl odpadních EPS produktů, které nebude možno skládkovat. Experti hovoří o množství EPS a XPS odpadů ze stavebnictví v EU ve výši 17 tis.tun v roce 2010 s očekávaným nárůstem na 150 tis.tun v roce 2030 a 400 tis.tun v roce 2040. 6. ZÁVĚR Aplikace EPS jako izolace budov budou vykazovat vysokou dynamiku spotřeby. Po skončení jejich životnosti bude nutno hledat řešení k jejich využití, neboť dnes převažující skládkování nebude nadále možné. Náhrada retardéru hoření HBCD, které je považováno za POP látku, proběhne v průběhu 1 2 let, avšak problém řešení až 50 let starých odpadů EPS s HBCD izolací zůstane. Výzkum by se měl zaměřit na zavedení jednoduché, rychlé, finančně nenáročné metodiky pro určení, zda EPS obsahuje nebo neobsahuje HBCD. LITERATURA: [1] VÖRÖS, F., Využití odpadního pěnového polystyrenu, Odpadové fórum, 2014, č.1, str.16 [2] VÖRÖS, F., Novinky z oblasti EPS izolací, Tepelná ochrana budov, 2014, připraveno k publikaci [3] VÖRÖS, F., Jak si poradí stavebnictví s požadavkem EU na nulové skládkování odpadních plastů do roku 2020, sborník přednášek Recycling 2014, 13.-14.3.2014, Brno [4] Izolační praxe č.8 Recyklace systémů ETICS s EPS, Sdružení EPS ČR [5] VÖRÖS, F., Využití odpadů z EPS izolací, Tepelná ochrana budov, 14, 2011, č.2, str.21 Publikace vznikla v rámci projektu 5.1 SPTP02/044 Plasty, dotovaného v rámci OP Podnikání a inovace.