Recyklace polyolefinů

2.2.6 Recyklace polyolefinů

Ing. Miloš Sova, CSc.

Polyolefiny jsou polymery α-olefinů, tj. nenasycených uhlovodíků s dvojnou vazbou mezi 1. a 2. uhlíkem. Do skupiny polyolefinů náleží nejrozšířenější komoditní plasty, jako jsou polyethylény a polypropylen. Užitné vlastnosti polyethylénu jsou do té míry závislé na jeho struktuře a liší se natolik, že se v závislosti na struktuře rozlišují také jednotlivé druhy tohoto polymeru. V zavedeném systému se rozlišuje nízkohustotní polyethylén (PE-LD), vysokohustotní polyethylén (PE-HD), středohustotní polyethylén (PE-MD) a lineární nízkohustotní polyethylén (PE-LLD). Nízkohustotní polyethylén bývá někdy podle své struktury označován jako rozvětvený, neboť na přibližně 1000 atomů uhlíku v jeho základním řetězci připadá až 40 bočních kratších řetězců. Rozvětvení tohoto typu PE je příčinou jeho poměrně nízké krystalinity, a tedy i nízké hustoty, která je přibližně 0,920 g/cm³. Odlišnou strukturou a vlastnostmi se vyznačuje vysokohustotní polyethylén, označovaný též jako lineární polyethylén, jehož řetězce jsou prakticky prosty bočních větví. Pravidelná struktura jeho řetězců umožňuje jeho snadnou krystalizaci, a je tedy i příčinou jeho vysoké hustoty, která přesahuje 0,940 g/cm³. Méně pravidelnou strukturou, a tedy i nižším krystalickým podílem než PE-HD se vyznačuje příbuzný druh označovaný jako středohustotní (PE-MD) s hustotou kolem 0,930 g/cm³. Lineární nízkohustotní polyethylén má, jak již jeho název naznačuje, strukturu obdobnou PE-HD, avšak vyznačuje se podstatně nižší krystalinitou, a tedy i hustotou, která je kolem 0,920 g/cm³. Schopnost krystalizace je záměrně omezena kopolymerací s některým z delších α-olefinů, obvykle 1-butenem, 1-hexenem nebo 1-oktenem. Na 1000 atomů uhlíku základního řetězce tak připadá přibližně 100 velmi krátkých (o dvou až šesti atomech C) bočních větví. Celková spotřeba polyolefinů se v posledních letech monotónně zvyšuje, zejména díky nově zaváděným metalocenovým typům PE s lepšími užitnými vlastnostmi.

Polyolefiny představují nejobjemnější složku komunálního plastového odpadu. Tak např. v Německu tvoří více než 60 % plastového odpadu z domácností obalové materiály z polyolefinů. Obdobná situace je i v dalších zemích Evropské unie a střední Evropy.

Polyolefinická frakce komunálního plastového odpadu sestává zejména z dutých obalů, které jsou vyráběny převážně z PE-HD, a plochých (fóliových) obalů, vyráběných převážně z PE-LD, ale také stále více z PE-LLD a orientovaných polypropylénových (PP) fólií.

Dalšími zdroji odpadní polyolefinické suroviny je separovaný sběr některých speciálních obalů a výrobků. Z hlediska objemu je významný sběr obalů použitých v průmyslu, použitých lahví a kanystrů od automobilových olejů, které jsou výhradně z PE-HD, a sběr obalů automobilových akumulátorů z PP. V posledních letech se v Evropě intenzivně rozvíjí likvidace automobilových vraků, při které jsou z vraků demontovány největší plastové díly, jako jsou nárazníky, palubní desky a dílce vnitřního obložení kabiny, a předávány specializovaným závodům k recyklaci. Tyto automobilové dílce jsou obvykle vyrobeny z modifikovaného PP. Jiným významným zdrojem polyolefinické suroviny je separovaný sběr plochých obalů a fólií po jejich využití v průmyslu a zemědělství. Hlavní složkou tohoto surovinového zdroje je PE-LD, který je ovšem vzhledem k charakteru využití výrobků (např. fólie z fóliových skleníků, mulčovací fólie) obvykle znatelně poškozen povětrnostním stárnutím.

Duté obaly užívané v průmyslové sféře, tj. ponejvíce kanystry a soudky od několika málo litrů po několik desítek litrů obsahu, jsou téměř výhradně vyráběny vyfukováním z PE-HD. V tomto ohledu jde o dobře definovanou surovinu. Znečištění v průmyslu použitých dutých obalů je obvykle dobře známé a je prakticky omezeno na etikety a zbytky dopravovaného původního obsahu, např. minerálních či rostlinných olejů, různých typů barev nebo různých chemikálií. Z hlediska recyklace je výhodné, že původní obsah je zpravidla znám a že je pro poměrně velké množství užitých obalů z jednoho zdroje stále stejný. Pro zpracovatele plastových odpadů jsou průmyslově využité duté obaly téměř ideálním materiálem.

Čištění suroviny tohoto druhu se zpravidla omezuje na odstranění etiket. K tomu

bývá využíván jak mokrý, tak i suchý proces. Mokrý proces je založen na praní horkou vodou s přídavkem detergentů, kdy se změkčí nebo rozpustí adheziva etiket a tyto se uvolní do prací lázně. Papírové etikety se při tom rozvlákní a separují se pak od plastu buď filtrací, nebo separací v hydrocyklonech.

Při suchém procesu je drť čištěného materiálu uvedena proudem horkého vzduchu do vznosu, lepidlo etiket ohřevem změkne a tenké etikety se v proudu vzduchu uvolní od pevného plastového podkladu. Tenčí a lehčí částice etiket jsou pak odděleny od těžších částic plastu v cyklonu.

Největším problémem polyolefinické suroviny z komunálního sběru plastových odpadů je jejich různorodé znečištění, zahrnující zbytky původního obsahu od chemických výrobků pro domácnost (detergenty, kosmetické přípravky) po zbytky potravin v nejrůznějším stupni rozkladu. Po stránce materiálové je situace z hlediska recyklace příznivější, protože tento druh obalů je vyráběn téměř výhradně z PE-HD, avšak často různě pigmentovaného nebo i plněného.

Technologie zpracování spotřebitelských dutých obalů z polyolefinů byly odvozeny z technologie zpracování nápojových lahví z PET, které byly vyvinuty a do průmyslové praxe zavedeny dříve. Všechny komerčně využívané procesy recyklace odpadních dutých obalů z polyolefinů zahrnují následující základní operace:

1. rozvolnění lisovaných balíků suroviny,

2. mechanické třídění,

3. mletí,

4. pneumatické třídění,

5. praní,

6. filtrace,

7. splachování,

8. odstřeďování,

9. horkovzdušné sušení,

10. extruze a granulace.

Odpadní surovina je dopravována ze sběrných míst do recyklačních závodů ve formě slisovaných balíků. První operací tedy musí být jejich rozbití na jednotlivé kusy plastových obalů (1). Tato operace je prováděna ve speciálních drtičích. Takto rozvolněná surovina postupuje dále do mechanické třídicí linky (2), kde se více či méně sofistikovaným způsobem odstraní všechny nežádoucí příměsi, jako jsou zejména lahve z PET nebo PVC, hliníkové obaly, vázací materiál balíků, plastové fólie apod. Následuje mletí (3) suroviny na částice o přibližném středním průměru 10 mm. Pro tuto operaci jsou obvykle využívány nožové mlýny. Rozemletá surovina je pak uvedena proudem tlakového vzduchu do vznosu a v…