1

Recikliranje materijala

Gospodarenje plastičnim i gumenim otpadom

Mladen ŠERCERMaja RUJNIĆ HAVSTAD

Industrijsko društvo

Energija

Tvar

Otpad

Onečišćenje:

-zraka-tla-vode.

Okoliš

Otpad – proizvod industrijskog društva

2

Održivo industrijsko društvo

Ener.

Tvar

Smanjeno/uklonjeno onečišćenje.

Okoliš

Održivo industrijsko društvo

Otp.

Cjeloviti sustav gospodarenja otpadom

Oporabljena tvar

Oporabljena energija

Pravni okvir EU

Direktiva o otpadu 2008/98/EC pravni okvir za zbrinjavanje otpada u EU svrha: zaštita okoliša i zdravlja ljudi kroz

sprječavanje štetnih efekata nastajanja otpadakao i gospodarenja otpadom

definira prioritete odnosno hijerarhiju postupanja s otpadom: sprječavanje priprema za ponovnu uporabu otpada recikliranje druge vrste oporabe, posebno energijska oporaba odlaganje.

3

Opcije gospodarenja otpadom

najbolja opcija

najlošija opcija

Sprječavanje otpada

Mjere koje se primjenjuju prije nego što proizvod postane otpad, a koje smanjuju: količinu otpada ponovnom uporabom ili duljom

uporabom proizvoda štetan utjecaj otpada na ljudsko zdravlje i okoliš sadržaj štetnih tvari u materijalima i proizvodima

4

Priprema za ponovnu uporabu

proizvodi i materijali koji nisu otpad ponovna uporaba za istu namjenu

sakupljanje, čišćenje, popravak, obnova

5

Liter of Light

Filipini -> mješavina vode i izbjeljivača ekv. žarulja 60 W

6

Cjeloviti sustav gospodarenja otpadom

sadrži osnovna načela izbjegavanja nastanka otpada, vrednovanja otpada čiji se nastanak nije mogao izbjeći te odlaganja otpada koji se ne može drugačije iskoristiti.

sustav obuhvaća razne materijale, otpad iz raznih izvora ili iz raznih područja primjene

svrha: smanjenje na najmanju moguću mjeru nepovoljnog utjecaja otpada na okoliš zbog njegova napuštanja, odbacivanja ili nekontroliranog odlaganja održivi razvoj

7

Cjeloviti sustav gospodarenja otpadom

ekološka održivost – smanjenje svih ekoloških opterećenja optimiranjem potrošnje resursa i stvaranja emisija

gospodarska održivost – cjelokupni troškovi gospodarenja otpadom prihvatljivi za sve dijelove društva (kućanstva, privredu i državnu upravu)

Cjeloviti sustav gospodarenja otpadom

Nema sveukupno najboljeg postupka postupanja s otpadom određeni postupak najbolji je za određenu vrstu otpada, ovisno o specifičnim okolišnim, ekonomskim i socijalnim uvjetima.

Metoda procjene postupaka postupanja s otpadom –LCA (procjena životnog ciklusa otpada od odbacivanja proizvoda do njegova zbrinjavanja, bilo putem energijske oporabe, recikliranja ili odlaganja) izbor puta koji najmanje opterećuje okoliš olakšavanje izbora metode gospodarenja otpadom.

8

Izbor opcija za gospodarenje otpadom ovisi o: karakteristikama otpada djelotvornosti sakupljanja otpada i preradbe dostupnosti i blizini tržišta za oporabljene proizvode normama prema kojima su postrojenja za

gospodarenje otpadom projektirana (emisije, itd.) isplativosti zaštite okoliša ovisno o izboru opcije

gospodarenja otpadom socijalnim prioritetima zajednice.

Cjeloviti sustav gospodarenja otpadom

Odvojeno sakupljanje

Biološkarazgradnja

Izvoz ili prerada

Toplinskaobrada MBO

Komunalni čvrsti otpad

Sprječavanje, ponovna uporaba, oporaba

Miješani otpad

Odlagalište

Biorazgradljivi materijali

Oporabljivi materijali

Oporabljivi materijali

RDF (gorivo iz otpada)

OstatciOstatci

Oporaba i prodaja energije

Kondicioni-ranje tla

(kompost)

Opasni otpad

Posebno zbrinjavanje

9

Vrste otpada po mjestu nastanka

komunalni - iz kućanstava, čišćenjem javnih površina, otpad sličan otpadu iz kućanstava koji nastaje u gospodarstvu, ustanovama i uslužnim djelatnostima

industrijski - nastaje u proizvodnim procesima u gospodarstvu, ustanovama i u uslužnim djelatnostima

ambalažni građevinski - gradnja, održavanje i uklanjanje

građevina električki i elektronički otpadna vozila i gumeni pneumatici

Vrste komunalnog otpada

10

Analiza kućnog otpada grada Zagreba (1997.)

Karton6,9 %Papir

11,8 %Staklo3 %

Plastika7,3 %

Fe metali1,8 %

Obojeni metali0,5 %

Sitnica24,4 %

Štetne tvari0,6 %

Vegetalije31,2 %

Složenci4,2 %

Tekstil i koža3,1 %

Drvo0,9 %

Ostalo4,2 %

Mogućnosti postupanja s komunalnim otpadom

Odlaganje neobrađenog otpada bez predobrade ili uz vrlo malu predobradu. Biorazgradljivi dio KO anaerobna razgradnja metan globalno zatopljavanje.

Spaljivanje s oporabom energije ili bez nje (samo el. energija ili kombinacija topline i el. energije), gorivo iz otpada (RDF), piroliza, rasplinjavanje...

Mehaničko-biološka obrada – predobrada KO prije odlaganja usitnjavanje, prosijavanje, kompostiranje smanjenje biološke aktivnosti i nasipnog volumena. Dobiveni materijal – odlaganje ili pokrivanje i uređivanjeodlagališta otpada NE za poljoprivrednu proizvodnju. MBO prije odlaganja smanjenje emisije metana.

11

Mogućnosti postupanja s komunalnim otpadom

Kompostiranje – biološka razgradnja vrtnog i kuhinjskog otpada dobre kvalitete mikroorganizmi CO2 i H2O + ostatak –humusna tvar oplemenjivanje tla (gnojivo), DA za poljoprivrednu proizvodnju.

Anaerobna fermentacija kompost za primjenu u agrikulturi i hortikulturi. Otpad fermentira u anaerobnim uvjetima bioplin bogat metanom gorivo.

Recikliranje – papir, staklo, metali, plastika, tekstil, otpadna elektronička oprema – odvajanje iz otpadnih tokova preradba u sekundarnu sirovinu.

Svjetska proizvodnja pol. materijala 1950. – 2016.Uključuje plastomere, poliuretane, duromere, elastomere, ljepila, prevlake, brtvila i PP vlakna. Nisu uključena PET, PA i poliakrilna vlakna.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

SvijetEuropa

1950: 1,5

1976: 50

1989: 100

2002: 200

2009: 250

2016: 335

2016: 60

12

Transport troši 45 % nafte i plinaGrijanje, električna energija i proizvodnja energije troše 42 %Kemijska i petrokemijska industrija troši oko 8 %Na proizvodnju plastike troši se samo 4 do 6 % nafte i prirodnog plinaU ostale neenergetske svrhe troši se 5 %

Potrošnja nafte i plina

Izvor: PlasticsEurope

Potrošnja plastike u EU 2016. (49,9 mil. t)

39,9 %

16,7%

6,2 %10 %

19,7 %Ambalaža

E & EOstalo (namještaj,

strojarstvo, medicina, itd.)

Automobili

Građevinarstvo

Poljoprivreda3,3 %

4,2 %

Kućanski proizvodi, sport, slobodno vrijeme

13

Potražnja za polimernim materijalima, EU 28+N/CH, 2016.

PE-LLD, -LD17,5 %

PE-HD, -MD12,3 %

PP19,3%PVC

10,0%

PS, PS-E6,7 %

PET7,4 %

PUR7,5 %

Ostalo19,3 %

Izvor: PlasticsEurope

Zbrinjavanje plastičnog potrošačkog otpada

EU28 +N/CH, 2016.

EnergijskaoporabaRecikliranje

Odlaganje

41,6 %

31,1 %

27,3 %

21,7 mil. t

14

Gospodarenje plastičnim otpadom u EU, 2016.

Recikliranje

Energijska oporaba

Odlaganje

Zemlje s ograničenjem odlaganja

Komunalni otpad Industrijski otpad

Formalno odvajanje:• sakupljanje (komunalna

poduzeća)• zeleni otoci• povrat ambalaže

Tokovi otpada

1. Sakupljanje

Neformalno odvajanje:• čišćenje okoliša• odvoz otpada prema

pozivu

Automatsko Ručno Kombinirano2. Razvrstavanjeprema boji i tipu

Taljenje Mljevenje

Ekstrudiranje Granuliranje

3. Prerada

Mehaničko recikliranje

Depolimeri-zacija

Toplinska razgradnja

Kemijska oporaba

Monomeri Goriva, kemijske sirovine

Mljevina, granulat ili gotovi proizvodi

Pranje

Sušenje

Shema recikliranja u EU

15

Problem otpada u morima

Prema Njemačkoj federalnoj agenciji za okoliš, 70 % svog otpada u morima (uključujući neplastični otpad) potone na dno. Samo 15 % ostane na površini, a 15 % biva izbačen na obalu.

Mikroplastika: 15 do 30 % sve plastike u oceanima 35 % dolazi od pranja odjeće, a 25 od habanja pneumatika konvencionalni filtarski sustavi propuštaju te čestice.

Plastični (i gumeni) otpad je sveprisutan

16

Deset najčešćih vrsta otpadaka sakupljenih tijekom akcije čišćenja International Coastal Cleanup 2017Vrsta smeća Broj komada Udio, %Cigaretni opušci 2 412 151 11,6Omoti za hranu (bomboni, čips, itd.) 1 739 743 8,4Plastične boce 1 569 135 7,5Plastični čepovi 1 091 107 5,2Plastične vrećice za nošenje 757 523 3,6Ostale plastične vrećice 746 211 3,6Slamke 643 562 3,1Plastični spremnici za hranu „za van” 632 864 3,0Plastični poklopci 624 878 3,0Pjenasti plastični spremnici za hranu „za van” 580 580 2,8Ukupno 10 797 754 51,9Ukupno sakupljeno 20 824 689

Izvori onečišćenja mora

Izvori vezani uz kopno (80 %) odlagališta komunalnog otpada na obali ili kopnu riječni transport otpada s odlagališta ili drugih izvora

uz rijeke i druge plovne putove (kanale) ispuštanje neobrađenih otpadnih voda, uključujući

oborinske vode (i povremene poplave) industrijska postrojenja: čvrsti otpad s odlagališta i

neobrađene otpadne vode turizam (rekreativni posjetitelji na obali, posjetitelji

plaža).

Izvor: United Nations Environment Programme

17

Izvori onečišćenja mora

Izvori vezani uz more (20 %) trgovački brodovi, trajekti i turistički brodovi ribarski brodovi odbačena ribarska oprema vojne flote i istraživački brodovi osobna plovila naftne i plinske platforme ribogojilišta.

Izvor: United Nations Environment Programme

Plastični otpad u morima

Negativan utjecaj: estetski dojam utjecaj na turizam zaplitanje životinja najčešće u odbačene ribarske

alate (mreže, vrše) otpad kao hrana morskim organizmima unošenje u

hranidbeni lanac akumuliranje vrlo otrovnih hidrofobnih ekotoksikanata

(poliklorirani bifenili (PCB) ili diklor-difenil-trikloretani(DDT)) koncentracija 106 puta veća nego u vodi

obrastanje plutajućeg otpada školjkama, diatomejama, algama prenošenje na mjesta gdje ih izvorno nema

18

Plastični otpad u morima

na obalama, u Arktičkom ledu, na površini i na dnu

atmosfersko djelovanje uzrokuje fragmentaciju plastike: mogu je progutati i vrlo mali morski beskralješnjaci teško povezati s izvorom onečišćenja izuzetno teško ukloniti iz otvorenih oceana

treba spriječiti ulaz plastičnog otpada u mora!

19

Opcije smanjenja ulaska plastičnog otpada u mora: smanjenje plastičnog otpada u otpadnim tokovima

odvojeno sakupljanje poboljšanje infrastrukture sustava gospodarenja

otpadom CSGO povećanje sakupljanja plastičnog otpada u moru

pojačani nadzor u povratku smeća s brodova, akcije čišćenja, nepomične mreže...

Sprečavanje ulaska plastičnog otpadau mora

EU strategija o plastici

Ciljevi:1. Učiniti recikliranje profitabilnim.2. Suzbiti plastični otpad3. Zaustaviti bacanje plastičnih proizvoda u mora.4. Potaknuti ulaganja i inovacije.5. Potaknuti promjenu u cijelom svijetu.

20

Aneks – dio A

- Čaše za napitke, uključujući poklopce

- Spremnici za hranu, npr. kutije, s poklopcem ili bez njega, koji služe za držanje hrane koja je namijenjena za neposrednu uporabu iz spremnika na licu mjesta ili za odnošenje bez daljnje pripreme, kao što su spremnici za brzu hranu, osim spremnika za napitke, tanjura i omota i paketa koji sadrže hranu.

‘Nužne mjere’ zemalja članica (ovisno u utjecaju proizvoda na okoliš) usvrhu barem 25 %-tnog smanjenja potrošnje kroz nacionalne ciljeve.

Pribor za jelo (vilice, noževi, žlice, kineski štapići)

Tanjuri

Štapići za nošenje balona, osim za balone namijenjene za industrijsku i profesionalnu primjenu

- Proizvodi načinjeni od okso-razgradljive plastike.

- Spremnici za hranu i napitke, načinjeni od pjenastog polistirena(PS-E), koji se rabe za držanje hrane koja je namijenjena za neposrednu uporabu iz spremnika na licu mjesta ili za odnošenje bez daljnje pripreme.

Štapići za uši, osim za medicinske svrhe

Slamke, osim za medicinske svrhe

Miješalice za napitke

Zemlje članice će zabraniti stavljanje sljedećih jednokratnih proizvoda na EU tržište.

Aneks – dio B

21

Aneks – dio C

- Spremnici za pića, npr. boce za napitke zajedno s čepovima i poklopcima.

Zemlje članice će osigurati da se jednokratni proizvodi (Aneks – dio C) koji imaju većinom plastične čepove i poklopce mogu staviti na tržište samo ukoliko se čepovi i poklopci ne odvajaju od spremnika tijekom uporabe. Ne vrijedi za metalne čepove ili poklopce s plastičnim brtvama.

Aneks – dio D

Zemlje članice će osigurati da jednokratni proizvodi navedeni Aneksu – dio D na tržištu EUsadrže vidljive, jasno čitljive i neizbrisive oznake koje potrošače informira o: prikladnimopcijama zbrinjavanja ili opcijama koje se trebaju izbjegavati, negativnom utjecaju na okolišuslijed odbacivanja u okoliš ili neprikladne opcije zbrinjavanja, nazočnosti plastike u proizvodu inazočnosti kemikalija kao što su opasni metali, ftalati, bisfenoli i ostale posebno zabrinjavajućetvari.

• Čaše

• Duhanski proizvodi s filtrima i filtri za uporabu s duhanskim proizvodima

• Omoti od savitljivog materijala koji sadrže hranu koja je namijenjena za neposrednuuporabu iz omota bez daljnje pripreme.

• Higijenski ulošci, tamponi i aplikatori

• Vlažne maramice za osobnu, kućnu ili industrijsku primjenu

22

Produžena odgovornost proizvođačaProizvođači će pokriti troškove sakupljanja otpada koji sadrži jednokratne plastične proizvode, kao i transportne troškove i troškove obrade otpada (uključujući troškove čišćenja smeća i troškove podizanja svijesti potrošača).

• Spremnici za hranu, npr. kutije, s poklopcem ili bez njega, koji sadrže hranu koja je namijenjena za neposrednu uporabu iz spremnika na licu mjesta ili za odnošenje bez daljnje pripreme, npr. spremnici za brzu hranu

• Omoti od savitljivog materijala koji sadrže hranu koja je namijenjena za neposrednu uporabu iz omota bez daljnje pripreme

• Spremnici za pića, npr. boce za napitke zajedno s čepovima i poklopcima• Čaše• Duhanski proizvodi s filtrima i filtri za uporabu s duhanskim proizvodima• Vlažne maramice za osobnu, kućnu ili industrijsku primjenu• Baloni, osim oni namijenjeni za industrijsku i profesionalnu primjenu, koji se

ne dijele potrošačima• Lagane plastične vrećice• Ribarska oprema koja sadrži plastiku.

Aneks – dio G

Aneks – dio E

Proizvođači će pokriti troškove sakupljanja otpada koji sadrži jednokratne plastične proizvode, kao i transportne troškove i troškove obrade otpada (uključujući troškove čišćenja smeća i troškove podizanja svijesti potrošača)

23

Aneks – dio F

Zemlje članice će poduzeti nužne mjere da do 2025. omoguće odvojeno sakupljanje otpadnih jednokratnih plastičnih proizvoda navedenih u dijelu F Aneksa (boce za pića) u iznosu od 90 % količine takvih proizvoda stavljenih na tržište dotične godine i da osiguraju njihovo recikliranje. Da bi to provele, zemlje članice mogu:

- uvesti depozitni sustav, ili- uvesti odvojene ciljeve sakupljanja za relevantne sheme produžene odgovornosti proizvođača

Zemlje članice će poduzeti mjere za informiranje i poticanje odgovornogponašanja potrošača jednokratnih plastičnih proizvoda u dijelu G Aneksa iribarske opreme koja sadrži plastiku o: dostupnosti višekratnih zamjenskih proizvoda, sustava ponovne uporabe i opcija

gospodarenja otpadom za navedene proizvode i ribarsku opremu utjecaju odbacivanja u okoliš i neprikladnog odlaganja otpada tih proizvoda i

ribarske opreme koja sadrži plastiku na okoliš, posebno morski okoliš utjecaj neprikladnog odlaganja tih proizvoda na kanalizacijsku mrežu.

Aneks – dio G

• Spremnici za hranu, npr. kutije, s poklopcem ili bez njega, koji sadrže hranu koja je namijenjena za neposrednu uporabu iz spremnika na licu mjesta ili za odnošenje bez daljnje pripreme, npr. spremnici za brzu hranu

• Omoti od savitljivog materijala koji sadrže hranu koja je namijenjena za neposrednu uporabu iz omota bez daljnje pripreme

• Spremnici za pića, npr. boce za napitke zajedno s čepovima i poklopcima• Čaše• Duhanski proizvodi s filtrima i filtri za uporabu s duhanskim proizvodima• Vlažne maramice za osobnu, kućnu ili industrijsku primjenu• Baloni, osim oni namijenjeni za industrijsku i profesionalnu primjenu, koji se

ne dijele potrošačima• Lagane plastične vrećice• Ribarska oprema koja sadrži plastiku.

24

Procijenjene količine plastičnog otpada u morima i oceanima

12,2 mil t godišnje 10 rijeka 93 % plastičnog otpada u

oceanima: Jangce (1,5 mil t), Žuta rijeka, Hai He, Biserna rijeka,

Amur (Kina) Mekong (od Kine do Vijetnama) Ind (Pakistan) Ganges (Indija i Bangladeš) Nil (Afrika) Niger (Afrika).

Oporaba plastičnog otpada

materijalna oporaba (mehaničko recikliranje, kemijsko recikliranje, organsko ili biološko recikliranje)

energijska oporaba (dobivanje energije u obliku topline, pare ili el. energije iz plastičnog otpada ili goriva iz otpada)

25

Mehaničko recikliranje

Primarno recikliranje čistoga plastičnog otpada radi ponovne preradbe (npr. recikliranje otpada s proizvodne linije)

Sekundarno recikliranje uporabljenih proizvoda radi dobivanja plastike (homogene ili heterogene) za ponovnu preradbu.

Mehaničko recikliranje

Ekonomija razmjera potrebne su velike količine otpada da bi sustav bio održiv; plastični proizvod u praksi nije oporabljiv ukoliko nema dovoljnih količina otpada iste vrste recikliranje miješanog plastičnog otpada bez razvrstavanja niža kvaliteta reciklata (e. downcycling)klupe, stupovi, ograde

26

Mehaničko recikliranje

Operacije: sakupljanje razvrstavanje mljevenje

pranje preradba Osnovni preduvjeti za recikliranje plastičnog

otpada: stabilan izvor otpada sakupljanje i razvrstavanje ekonomičan i ekološki postupak recikliranja kvaliteta recikliranih proizvoda usporediva s onima od

čiste plastike postoji tržište za reciklirane proizvode.

27

Troškovi mehaničkog recikliranja

niski troškovi (otpad pri

proizvodnji)

prihvatljivi troškovi

(industrijski otpad)

visoki troškovi (razvrstani

kućni otpad)

previsoki troškovi

(nerazvrstani kućni otpad)

Čisto Onečišćeno

Razv

rsta

ni p

olim

eri

Miješ

ani p

olim

eri

Kvaliteta otpada

Industrijski otpad Potrošački otpad

28

Mehaničko recikliranje

Svojstva reciklata ovise o proizvodnoj prošlosti polimera.

Problem pri recikliranju heterogene plastike − inkompatibilnost različitih polimera prisutnih u otpadu (PE, PVC, PET itd).

Nije moguće predvidjeti fizička svojstva smjese ili mješavine koja sadrži reciklirani materijal pri uporabi recikliranih polimera preporučuje se njihovo dodavanje u ograničenim količinama, ako se žele održati mehanička svojstva izvornog polimera.

Mehaničko recikliranje

Problemi: procesi razgradnje tijekom recikliranja nekompatibilnost među polimerima nepoznat sastav reciklata – anorganska, organska ili

polimerna onečišćivala.

29

Razgradnja polimera

Oksidacijska razgradnja: mehanička i toplinska utječu na molekulnu masu, raspodjelu molekulnih masa, kristalnost i fleksibilnost lanca: Mehanička razgradnja: posljedica smičnih sila tijekom

recikliranja koje cijepaju segmente lanca molekula u prisutnosti kisika.

Toplinska razgradnja: posljedica kombinacije visoke temperature i prisutnosti kisika tijekom taljenja i ponovne preradbe.

Razgradnja polimera

Slobodni radikali uzrokuju cijepanje polimernih lanaca, pri čemu se događa grananje i/ili umreživanje, ovisno o vrsti polimera i o temperaturi.

Slobodni radikali reagiraju s molekulnim kisikom (spori proces) i stvaraju perokside, koji se brzo raspadaju i stvaraju nove radikale razgradnja se može prekinuti dodavanjem antioksidanata fenolni antioksidanti hvataju radikale kisika, a fosfitni neutraliziraju razgradnju peroksida.

30

Nekompatibilnost polimera

Nemješljivost polimernih mješavina u taljevini(npr. PE/PP) loša međuslojna adhezija separacija faza tijekom hlađenja i kristalizacije dodavanje kompatibilizatora (npr. EPDM) –mijenjaju svojstva mješavine od krute i krte prema mekoj i žilavoj smanjenjem kristalnosti mješavine i stvaranjem posebne gumaste faze koja apsorbira deformacije i udarnu energiju.

Nekompatibilnost polimera

Miješanje: disperzijsko (jednopužni ekstruder) smicanje

polimera uslijed rotacije pužnog vijka u cilindru distribucijsko (dvopužni ekstruder, statička miješalica) kaotično miješanje temelji se na rastezanju i pregibanju polimernih kapljica bolje miješanje od disperzijskog.

31

Razvrstavanje

Ručno veliki komadi kako bi bili prikladni za vizualnu identifikaciju (identifikacijski kodovi) ili uz pomoć prikladne opreme (npr. IR spektrofotometar)

Automatsko za cijele komade ili za usitnjeni otpad

Prednost usitnjavanja miješani otpad će se „osloboditi” veća djelotvornost razdvajanja

Priprema plastičnog otpada prije razvrstavanja

Djelotvornost tehnika razvrstavanja ovisi o čistoći površine plastičnog otpada etikete ili boje mogu utjecati na metode razvrstavanja koje se temelje na spektroskopskoj analizi ili na onima koje se temelje na svojstvima površine (triboelektrifikacijska metoda)

32

Pranje plastičnog otpada

Suho pranje strujom zraka koja struji kroz usitnjeni otpad uklanja lagane komponente

Mokro pranje uklanjanje etiketa s boca, ostataka hrane i kapljevina; ljepila bi trebala biti topiva u vodi

Usitnjavanje

Razlozi usitnjavanja: poboljšanje odvajanja materijala iz mješavina povišenje nasipne gustoće plastike kako bi se

minimirali transportni troškovi stvaranje materijala veličine koja se može točnije

mjeriti stvaranje materijala veličine koja je prikladna za

proces odvajanja.

33

Usitnjavanje

Sjeckalica (e. shredder) usitnjavanje rezanjem asinkrone protusmjerno rotirajuće osovine s diskovima za sjeckanje – ploče, šuplji proizvodi, kabeli

Granulator – rotacijska rezalica kombinacija stacionarnih i rotirajućih noževa – za filmove, tepihe i filamente

Kriogeno mljevenje kapljeviti dušik – čini plastiku krtom te poboljšava učinkovitost mljevenja i odvajanje ljepila i etiketa; sprječava toplinsku razgradnju PVC-a

Postupci razvrstavanja

Upotreba postupka Opći komentari

Ručno razvrstavanje Bilo koji veliki proizvodi (> 100 mm)

Niska cijena opreme, mala vjerojatnost proizvodnje čistih proizvoda zbog grešaka tijekom razvrstavanja.

Automatsko optičko razvrstavanje

Odvajanje prozirnih plastičnih materijala različitih boja; odvajanje neprozirnih i prozirnih materijala

Visoka cijena opreme. Postupak je prikladan za sve oblike proizvoda, čak i u obliku pahuljica.

Blisko infracrveno razvrstavanje

Pogodan je za sve vrste prozirnih plastičnih materijala i za neke neprozirne materijale

Visoka cijena opreme. Postupak ne može prepoznati crne objekte koje sadrže čađu zbog IR apsorpcije čađe.

Razvrstavanje s pomoću rendgenskih zraka

Odvajanje PET-a od PVC-a Visoka cijena opreme. Vrlo učinkovito odvajanje PVC-a od PET-a.

Odvajanje prema gustoći materijala

Odvajanje PE-HD i PP od plastičnih materijala više gustoće kao PVC-a i PET-a

Niska cijena. Kao medij može poslužiti voda ili solna otopina. Punila mijenjaju gustoću materijala.

Triboelektrifikacija Odvajanje se temelji na elektrostatičkom naboju, pa se mogu odvajati samo materijali različite relativne dielektričnosti.

Površina proizvoda mora biti čista i suha.

Pjenasta flotacija Postupak zahtijeva razlike u vlažnosti pahuljica

Zahtijeva dobavu čistog materijala. Uglavnom uključuje dodavanje površinski aktivne tvari.

34

Sustav prepoznavanja Prednosti Nedostaci Upotreba

Optički Učinkovito odvajanje po boji

Ne prepoznaje vrste plastičnog materijala

Primjenjuje se za odvajanje samo jednog polimera prema boji (npr. PET-a)

Srednje infracrveno

Mogućnost prepoznavanja crnog plastičnog materijala

Nije prikladan za brze postupke prepoznavanja. Zahtijeva relativno glatke, čiste površine. Proizvodi moraju biti u neposrednoj blizini uređaja

Pomoć pri ručnom odvajanju automobilskih dijelova

Blisko infracrveno

Brzo – svjetlosni detektor ima kratko vrijeme odziva. Rabi se za odvajanje prozirnih ili slabo obojanih proizvoda.

Postupak je neprikladan za crne proizvode koje sadrže čađu koja apsorbira na NIR frekvencijama

Razvrstavanje boca

UV fluorescencijaMogućnost prepoznavanja polimernih mješavina korištenjem obilježivača

Bez obilježivača nedovoljno precizna metoda. Cijena obilježivača ograničavajuća.

Upotreba na svim polimerima uz uključenje obilježivača

Rendgenske zrake

Najčešće za prepoznavanje PVC-a

Osnovna analiza – mnogi polimeri sastoje se od istih elemenata

Odvajanje PVC-a od PET-a

Odvajanje prema gustoći

praktična metoda razvrstavanja određenih vrsta plastičnog otpada uz relativno niske troškove

Najčešće plivajuće-tonuća metoda uz uporabu vodenog medija poznate gustoće (npr. voda za odvajanje PE i PP od PET-a)

Materijal Gustoća, g/cm3

Materijal Gustoća, g/cm3

PP 0,9 – 0,91 PC 1,08 – 1,20PE-LD 0,91 – 0,94 PA 6 1,14PE-HD 0,94 – 0,97 PMMA 1,22ABS 1,03 – 1,07 PET 1,38PS 1,04 – 1,07 PVC 1,39 – 1,43

35

Odvajanje prema gustoći

Suho – pneumatski ili zračni stolovi – za odvajanje plastike od metala iz električnih kabela odvajanje vrtloženjem (propuštanjem zraka kroz porozne materijale)

Mokro – gravitacijsko (plivajuće-tonući postupak) i centrifugalno odvajanje (hidrociklon– unutarnji (lakše komponente) i vanjski vrtlog (teže komponente)

Hidrociklon

Ulaz mješavine

Izlaz lakše komponente

Izlaz teže komponente

36

Triboelektrifikacija

Elektrostatičko odvajanje npr. odvajanje miješane plastike, kao što je PE, PVC, PA i akrilna plastika.

plastične čestice propuštaju se kroz rotirajući bubanj s elektrostatičkim poljem gdje se različito nabiju padaju u spremnik koji sadrži dvije suprotno nabijene elektrode koje privlače različito nabijene čestice i odvajaju ih na dnu spremnika

Pjenasta flotacija

dodavanje mjehurića zraka na plastične čestice koje plutaju npr. za odvajanje PVC-a od PET-a (kondicioniranjem PVC postaje hidrofobniji od PET-a, tj. ima veći afinitet prema mjehurićima zraka koji se uvode u suspenziju PVC pliva, PET ostaje na dnu)

potrebno je prirodno hidrofobnu plastiku načiniti hidrofilnom

37

Metode povećanja hidrofilnosti plastike

Modifikacija površinske napetosti površinska napetost medija za odvajanje mora biti između kritične površinske napetosti plastičnih materijala koji se odvajaju.

Kemijska modifikacija reagensi koji uzrokuju kemijsku razgradnju površine (npr. NaOH) ili reagensi koji fizički adsorbiraju na površini (organske makromolekule)

Metode povećanja hidrofilnosti plastike

Fizikalna modifikacija bombardiranje površine plastičnog materijala radikalima, ionima ili molekulama u pobuđenom elektronskom stanju reverzibilne metode – povrat hidrofobnostinakon određenog vremena plamen korona plazma UV laser X-zrake, γ- zrake, snop elektrona

38

Recikliranje filmova, folija i vrećica

razvrstavanje prema boji usitnjavanje pranje sušenje granuliranje kontrola kvalitete ekstrudiranje.

39

1. Razvrstavanje

Razvrstavanje otpada prema bojama – prozirna, šarena i crna frakcija.

Odvajanje višeslojnih folija edukacija osoblja.

2. Usitnjavanje

Najčešće mljevenje u mlinovima na komadiće veličine 6 do 8 cm.

40

3. Pretpranje

odvaja se ~85 % nečistoća načelo plutanja na vodi (PE ostaje plutati, nečistoće padaju na dno)

sustav za obradu otpadnih i tehnoloških voda voda se kontinuirano obrađuje i vraća nazad u fazu pranja

41

4. Usitnjavanje

Usitnjavanje na sitnije komadiće veličine do 2,5 cm.

5. Pranje

kontinuirano protiskivanje usitnjenih filmovatransportnim pužnim vijkom uslijed trenja u bubnju dolazi do dodatnog čišćenja zaostalih nečistoća; po obodu je sito kroz koje prolazi nečistoća i voda

taloženje (plivajuće-tonući postupak) – spora faza

42

6. Sušenje

nakon taloženja: 40 – 70 % vlage tri faze:

centrifugiranje prolazak kroz frikcijsku prešu sušenje vrućim zrakom

izlaz: 2 – 3 % vlage ekstruder (detektor metala!)

43

7. Regranuliranje

zagrijavanje osušenih komadića filmova, folija i vrećica na temperaturu taljenja; prolaz kroz sita gustoće 90 do 300 µm uklanjanje i najfinijih čestica nečistoća

uklanjanje plinova (zbog zaostale vlage i boja koje se primjenjuju za tisak na polietilenskojambalaži) – podtlačna pumpa

odrezivanje „rezanaca” nožem za granuliranje sušenje na vibracijskom situ

44

8. Pakiranje u vreće

45

9. Ekstrudiranje

ekstrudiranje na ispitnom ekstruderu

ispitivanje mehaničkih svojstava ekstrudiranje crijevnog filma

10. Finalni proizvod

46

Recikliranje PET boca

prihvat i razvrstavanje PET boca pranje i mljevenje (linija za pranje i mljevenje) mljevina

regranuliranje (linija za regranuliranje) regranulat

izradba predoblika puhanje boca.

1. Prihvat i razvrstavanje

Linija za razvrstavanje - transportne trake ručno izdvajanje pojedinih vrsta plastične ambalaže u zasebne silose.

PET boce razvrstavaju se po boji na prozirne, plave, zelene i ostale PET boce.

PET boce odlaze na liniju za pranje i mljevenje, a ostala ambalaža na baliranje.

47

48

49

2. Mljevenje i pranje

Pranje uz izdvajanje etiketa i ostalog materijala koji nije PET.

Dodatno razvrstavanje (obavezno odvajanje PVC boce i boce s PVC etiketama).

Boce s čepovima, ali bez etiketa, nakon toga se melju dobivena PET mljevina boca i čepova ide u taložnicu, gdje se PET mljevina odvaja od čepova.

PET mljevina je više gustoće nego voda pada na dno taložnice, a mljevina čepova ispliva na površinu i prelijeva se u vibracijsko sito, gdje se ocijedi od vode.

PET mljevina s dna taložnice se intenzivno pere te slijede: ispiranje, sušenje i spremanje u velike vreće.

50

51

52

53

3. Regranuliranje

PET mljevina pužnim transporterom u sušnik na kontinuirano sušenje, dalje u podtlačni (vakuumski) kristalizator te se zatim zagrijava u ekstruderu na potrebnu temperaturu taljevine od 280 ºC.

Rastaljeni materijal u obliku rezanaca se hladi i odvodi do rotacijskog noža izrezivanje u granule.

54

55

4. Izradba predoblika

PET regranulat se od linije za regranuliranje doprema do prihvatnih lijevaka linije za izradu predoblika PET boca, gdje se miješa sa svježim granulatom i pigmentom.

Smjesa se nakon sušenja dovodi do pužnoga vijka ubrizgavalice. Rastaljeni se i homogenizirani materijal ubrizgava u kalupe temperirane vodom.

56

57

Primjena reciklata PET-a

Primjena reciklata PET-a

58

59

Oporaba gumenih pneumatika

1. Platneni pojas 12. Platneni pojas 23. Kapa sloj 14. Gazni sloj5. Kapa sloj 26. Bočnica7. Peta8. Karkasa9. Unutarnji sloj

10. Vrh pete11. Čelični dio pete12. Jastuk za naplatak13. Smjesa za bočnicu14. Smjesa ispod gaznog sloja15. Smjesa gaznog sloja

Analiza sastava radijalnog pneumatika osobnog vozila

Materijal Masa, g Udio u masi, %

Guma 6350 78,6

Čelik 1080 13,4

Kord 450 5,5

Tekstil 200 2,5

Ukupno 8080

60

Analiza sastava radijalnog pneumatika kamiona

Materijal Masa, kg Udio u masi, %

Guma 32,4 66,9

Čelik 13,3 27,9

Kord 2,5 5,2

Ukupno 48,2

Recikliranje gumenih pneumatika

Postupak umreživanja (vulkanizacije) − kaučukovoj smjesi dodaje se sumpor, prilikom kojeg se ostvaruju jače (kemijske) veze unutar polimera zbog tog postupka gumu od koje su načinjeni pneumatici nije moguće pretaliti(mehanički reciklirati) za ponovnu upotrebu najčešće se drobi u manje čestice mehaničkim postupcima.

61

EU direktiva 1999/31/EC – odlaganje otpada

Od 2001. se na odlagališta ne smiju odlagati cijeli pneumatici, osim pneumatika koji služe kao konstrukcijski materijal, a od 2004. niti usitnjeni gumeni pneumatici (osim pneumatika za bicikle u oba slučaja).

Obnavljanje pneumatika

Obnavljanje gazećeg sloja – postupak zamjene je jednostavan i jeftin uz uvjet da su ostali dijelovi pneumatika neoštećeni.

Pneumatici za osobna vozila – obnavlja se oko 15 % svih pneumatika

Pneumatici za teretna vozila – obnavlja se 50 % pneumatika, dva do tri puta

Pneumatici za avione – mogu izdržati i do dvadeset obnavljanja.

62

Mehaničko usitnjavanje

razvrstavanje pneumatika (puni profil, bez zračnice)

odvajanje gazećeg sloja – gumene niti različitih veličina

čupanje žičanih jezgri (hidraulička kuka) mljevenje u nizu mlinova uz odvajanje metalnih i

tekstilnih dijelova veličina zrna:

gumeni prah 0 – 0,5 mm gumeni granulat 0,5 – 2,0 mm gumeni granulat 2,0 – 3,5 mm

pakiranje ili oblikovanje prešanjem (uz dodavanje ljepila i boja)

Primjena gumenih niti

63

Primjena gumenih niti

u podnožjima dječjih tobogana i drugih penjalica, umjesto tradicionalnih pješčanika –dobro ublažava padove, bolje odvodi vodu od pijeska

u ukrasnim vrtovima kao pokrovni sloj među cvjetnim gredicama – dobro odvodi vodu s površine, a ujedno i dulje zadržava vlagu u tlu jer sprječava površinsko isparavanje

Primjena gumenog granulata

64

Primjena gumenog granulata

nogomet – ispuna za umjetne trave sportske podloge (tenis, atletika, sportski tereni

na otvorenom, dvoranski sportski tereni…) podloge za dječja igrališta gumene obloge u stajama dodatak asfaltima – smanjenje puta kočenja,

smanjenje buke, vibracije razni prešani proizvodi

prometna signalizacija – uspornici, stalci za znakove, parkirni stupići, željeznički prijelazi, cestovne barijere

Primjena gumenog praha

65

Primjena gumenog praha

dodatak asfaltima – smanjenje puta kočenja, smanjenje buke, vibracije

smjese za gumarsku industriju dodatak smjesama za proizvodnju novih guma razni prešani proizvodi potplati za obuću auto dijelovi – kočnice, dijelovi za unutrašnjost,

volani, pretinci…

Definicija bioplastike

Prema europskom udruženju bioplastičarske industrije European Bioplastics:

PLASTIKA NA BIOOSNOVI(iz obnovljivih izvora –uzgojina)

BIORAZ-GRADLJIVA PLASTIKA

IZVOR/OSNOVA RAZGRADLJIVOST

66

Bioizvori(Obnovljivi izvori - uzgojine)

Fosilni izvori(Neobnovljivi izvori – nafta, prirodni plin)

RazgradljivoNerazgradljivo

NA BIOOSNOVI I NERAZGRADLJIVO

NA BIOOSNOVI I BIORAZGRADLJIVO

NA FOSILNOJ OSNOVI I

BIORAZGRADLJIVO

NA FOSILNOJ OSNOVII NERAZGRADLJIVO

Bioplastikakopoliester (PBAT), polikaprolakton (PCL), PVA,...

Bioplastikabio-PP, bio-PE, bio-PA, celulozni acetat, bio-poliizoprenBioplastikana osnovi mliječne kiseline (PLA)/škroba (TPS)/PHA

Konvencionalna plastikaPE-LD, PE-HD, PP, PVC, EVOH,...

Izvor: European Bioplastics, M. Thielen

Bioosnova – nerazgradljivo

Šećerna trska etanol etilen bio-PEfermentacija

destilacijadehidracija polimerizacija

67

Bioosnova – razgradljivo

Škrobna plastika − najčešći je škrobni plastomer (e. thermoplastic starch, TPS) dobiven ekstrudiranjemškroba i omekšavala

Polilaktid (PLA) − dobiva se sintetskim putem, od monomera dobivenih iz obnovljivih izvora sintetizira se iz mliječne kiseline dobivene fermentacijom glukoze (npr. šećer iz kukuruza) oko 2,5 kg kukuruza potrebno je za 1 kg PLA

Poli(hidroksi-alkanoat) (PHA) − proizvode ga bakterije fermentacijom iz šećera (saharoze, glukoze i laktoze) ili lipida

Fosilna osnova – razgradljivo

Alifatsko-aromatski poliester - poli(butilen-adipat/tereftalat)(PBAT)

najčešće se miješa s vrlo krhkim PLA i poboljšava mu svojstva

68

Biorazgradljivost

Dodatna mogućnost gospodarenja proizvodom na kraju njegova životnog vijeka omogućuje se iskorištavanje mikroorganizama prisutnih na mjestu odlaganja

Biorazgradljivost ovisi samo o kemijskoj strukturi materijala nije važno podrijetlo sirovine, nego struktura!

Biorazgradljivost

Nužno je točno definirati uvjete (mjesto odlaganja), ovisno o tome radi li se o biorazgradljivosti: u uvjetima kompostiranja (uz prisustvo zraka,

kompostabilna plastika) u anaerobnim uvjetima (bez zraka, anaerobno

truljenje) u tlu (miješani uvjeti) u morskim uvjetima (miješani uvjeti).

69

Biorazgradnja

Uvjeti razgradnje

Kontrolirana razgradnja

Nekontrolirana razgradnja

Aerobni(sa zrakom) Kompostiranje

Miješani Obradba otpadnih voda

Biorazgradnja u tlu

Biorazgradnja u morskoj vodi

Anaerobni(bez zraka)

Anaerobno truljenje Izvor: BASF

Biorazgradnja

BIORAZGRADLJIVAPLASTIKA MIKROORGANIZMIENZIMI H2OCO2 BIOMASA+ +

BIORAZGRADLJIVAPLASTIKA MIKROORGANIZMIENZIMI H2+H2SCH4+CO2 BIOMASA+ +

AEROBNI UVJETI

ANAEROBNI UVJETI

Izvor: PLASTiCE

70

Biorazgradnja

Izvor: Bruno de Wilde

Biorazgradnja

mora biti potpuna na biorazgradnju utječu abiotički (hladnoća,

vlaga...) i biotički faktori (mikroorganizmi) 1. stupanj – fragmentacija (makroskopsko

razlaganje i pretvorba do oligomera) 2. stupanj – mineralizacija (pretvorba organske

tvari u anorgansku, pod utjecajem mikroorganizama)

kemijski mehanizmi: hidroliza, oksidacija

71

Kompostiranje

Mikrobi, kao što su bakterije ili gljivice svojim enzimima probavljaju polimerne lance koji im služe kao izvor hrane.

Prema EN 13432 u manje od 6 mjeseca mora se razgraditi više od 90 % materijala/proizvoda.

Da bi plastika bila pogodna za kompostiranje mora zadovoljiti tri kriterija: razgradnja na ugljikov dioksid, vodu, biomasu, istom

brzinom kao i celuloza odnosno papir materijal se ne razlikuje od ostalog komposta kompostiranjem ne nastaje nikakav toksičan materijal i

nastali kompost smije se iskoristiti kao gnojivo.

72

Kompostiranje

Brzina biorazgradnje ovisi o: temperaturi (50-70 °C predstavlja tipičan temperaturni

raspon u industrijskim postrojenjima za kompostiranje) vlažnosti – voda je nužna za proces biorazgradnje broju i vrsti mikroba.

Sva kompostabilna plastika nije pogodna za kompostiranje u kućnom kompostištu (zajedno s ostatcima hrane) puno niže temperature nego u industrijskom postrojenju za kompostiranje mora imati oznaku!

PLA mora biti izložen temp. > 60 °C i rel. vlažnosti > 90 % cca 60 do 80 dana

Razgradnja biorazgradljive plastike

Industrijske kompostane - razgradnja traje 6 do 12 tjedana

Odlagališta - nisu primjerena za odlaganje biorazgradljivog otpada nema uvjeta koji su nužni za mikrobiološku razgradnju razgradnja može trajati godinama moderna odlagališta zahtijevaju odvajanje biorazgradljivog otpada.

U prirodi uvjeti za razgradnju gotovo nikad nisu prisutni razgradnja će trajati puno dulje onečišćenje okoliša!

73

Biorazgradnja gume

Biorazgradnja organski vezanog sumpora u vulkanizatu s pomoću tzv. termofilnih bakterija (aktivnih iznad 100 °C), djelotvornih pri desulfurizaciji ugljena.

Izoliran je soj mikroorganizama biološki aktivnih prema sumporu: Thiobacillus, Rhodoccous, Sulfolobus.

Obradom usitnjene gume tim mikroorganizmima dolazi do oksidacije sumpora (u krajnjoj liniji do sulfata), pa se tako modificirana guma lakše smješava i daje smjesama bolja svojstva.

Kemijska oporaba

Kemijskim postupcima mijenja se molekulnastruktura polimera struktura polimera se razgrađuje do niskomolekulnih tvari koje se zatim rabe u rafinerijama ili kemijskim postrojenjima

Prikladni su svi polimeri: duromeri, elastomeri, elastoplastomeri i plastomeri.

74

Prednosti

nije nužno razvrstavanje prema vrsti polimera (za razliku od mehaničkog recikliranja) –prikladno za jako onečišćeni otpad i miješani plastični otpad

aditivi i ostala onečišćivala ne predstavljaju problem dobiju se čisti monomeri od kojih se mogu proizvesti novi polimeri za primjenu u dodiru s hranom

Prednosti

nema problema sa zasićenjem tržišta –oporabljeni proizvodi se lako uvode u novi proizvodni ciklus

moguća je i oporaba nekih duromera ekonomski opravdano u slučajevima kada nije

nužno daljnje pročišćavanje dobivenih proizvoda prije ponovne uporabe

75

Nedostatci

u usporedbi s mehaničkim recikliranjem (primarnim i sekundarnim), vrijednost koja je vezana uz makromolekulnu prirodu plastičnog otpada gubi se tijekom kemijske oporabe

kada su nužni oštriji uvjeti (jake kiseline ili lužine i visoke temperature) da bi se uništio polimerni lanac, postrojenje za kemijsku oporabu mora biti sagrađeno od visokokvalitetnih, vrlo skupih materijala

Nedostatci

visoki troškovi investicije obrada i oporaba vode, otapala i reaktivnih tvari

za kemijsku oporabu, te uklanjanje nusproizvoda oporabe može biti vrlo skupo

postrojenje za kemijsku oporabu mora biti dovoljno veliko da bi se smanjili troškovi oporabe, no kontinuirana dobava velikih količina plastičnog otpada konstantne kvalitete može uzrokovati visoke troškove sakupljanja

monomeri i korisni oligomeri mogu se dobiti od ograničenog broja polimera

76

Kemijska oporaba

Kondenzacijski polimeri najlakše depolimeriziraju(poliesteri, PA, PC, PUR...) veze između makromolekula tih materijala su takve da se uz prisutnost reakcijskog kemijskog sredstva uz odgovarajući tlak i toplinu razlažu u kraće lance hidroliza, glikoliza, metanoliza, aminoliza proizvod su monomeri ili mješavina oligomera s reaktivnim krajnjim skupinama

Kemijska oporaba

Adicijski polimeri (stirenski polimeri, akrilati, itd.) nužni su katalizatori i odgovarajući uvjeti reakcije

Duromeri – najteže ih je kemijski reciklirati jer su umrežene molekule postojane prema kemijskoj razgradnji piroliza

77

Kemijska oporaba

Depolimerizacija hidroliza (voda) glikoliza (glikoli) alkoholiza (alkoholi) acidoliza (kiseline) aminoliza (amini).

Termoliza (toplinska razgradnja) – kemijska razgradnja uzrokovana toplinom rasplinjavanje (kontrolirana atmosfera kisika) piroliza (bez prisutnosti kisika) hidriranje (atmosfera vodika).

Hidroliza PET-a

Primjenjuju se visoki tlakovi i temperature, te kiseli ili bazni katalizatori (H2SO4, NaOH) za depolimerizaciju PET-a u tereftalnu kiselinu (TPA) i etilen-glikol (EG)

Vrste hidrolize s obzirom na tip katalizatora: kisela kiseline (H2SO4) bazna lužine (vodena otopina NaOH (4 – 20 mas.

%)) neutralna uporaba vode ili pare bitno lošija

kvaliteta TPA jer sve mehaničke nečistoće iza PET-a ostaju u TPA

78

Hidroliza PET-a

Prednosti: može se oporabiti i vrlo onečišćeni PET (bazna i kisela

hidroliza) Nedostatci:

nužnost neutralizacije otopina (katalizatora), filtriranja čvrstih tvari i njihovog zbrinjavanja te destilacije velikih količina vode ekonomski neisplativo

spor proces u usporedbi s glikolizom; nužne su visoke temperature (200 – 250 °C) i tlakovi (1,4 – 2 MPa) te dugo vrijeme (6 h) za potpunu depolimerizacijuukoliko se ne dodaju katalizatori

Glikoliza PET-a

Primjenjuje se etilen-glikol u inertnoj (N2) atmosferi, pri povišenom tlaku i temperaturi (180 − 200 °C) dihidroksietil-tereftalat (DHET) i oligomeri (n = 2 − 10)

Prednosti: može se lako integrirati u konvencionalna postrojenja za

proizvodnju PET-a Nedostatci:

ne može ukloniti pigmente, boje i kopolimere iz mješavine DHET i oligomera teško se izolira DHET zahtijeva čisti PET otpad – prikladnija za industrijski otpad

kvaliteta recikliranog PET-a poboljšava se u kombinaciji s hidrolizom (primjena za pakiranje hrane i pića)

79

Metanoliza PET-a

za depolimerizaciju PET-a primjenjuje se metanol (alkoholiza PET-a) pri povišenom tlaku (2 – 4 MPa) i temperaturama (180 – 280 °C)

Proizvodi: dimetil-tereftalat (DMT) i etilen-glikol Prednosti:

DMT se lakše pročišćava od DHET-a; ne zahtijeva čisti PET etilen-glikol i metanol se lako recikliraju zatvoren sustav iz obojanog otpada može se dobiti neobojani PET.

Nedostatci: skuplji proces u odnosu na glikolizu većina postrojenja za proizvodnju PET-a osniva se na TPA, ne

DMT (DMT je potrebno hidrolizirati do TPA - poskupljuje proces) prisutnost vode značajno ometa proces.

Dobivanje dizela katalitičkom depolimerizacijom

Ulaz: biomasa, komunalni otpad, plastika i guma, iskorištena mineralna ulja svi materijali koji sadrže ugljikovodike

Izlaz: dizel, voda, CO2, pepeo Prednosti: nema dimnjaka nema ispušnih plinova,

visoka iskoristivost procesa (>80 %), relativno niske temperature (280 – 300 °C)

Depolimerizacija: cijepanje (razgradnja) dugolančanih molekula u kraće lance uz pomoć zeolitnih (aluminosilikatnih) katalizatora

0,9 kg dizela od 1 kg plastike; 330 L od 1 t kom. otpada

80

Rasplinjavanje

Djelomična oksidacija ugljikovodika s nedovoljnom količinom kisika za potpuno (stehiometrijsko) izgaranje

Može biti toplinsko (s djelomičnim izgaranjem) ili plazmom.

Radne temperature: 800 − 1600 °C (plazma), 15 − 30 MPa

Sredstva za rasplinjavanje: kisik, zrak, vodena para, CO2− pojedinačno ili u kombinaciji

Proizvodi su sintetski plin (glavne gorive tvari su CH4, H2, i CO) i kruti ostatak (negorivi materijal i mala količina ugljika) (kod rasplinjavanja plazmom sav anorganski dio prelazi u inertnu staklastu krutinu).

Rasplinjavanje

Prednosti: mala kapitalna ulaganja, visoko vrijedni proizvodi (H2/CO)

Nedostatci: potrebna predobrada plastičnog otpada

Dva načina rasplinjavanja: u stalnom (nepokretnom) sloju i u vrtložnom (fluidiziranom) sloju – više se primjenjuje zbog

boljeg kontakta sa sredstvom za rasplinjavanje, velike brzine prijenosa topline, ujednačenih temperatura kroz cijeli sloj; nastali HCl može se neutralizirati dodatkom CaO u vrtložnom sloju (u nepokretnom sloju izdvajanje HCl-a je zaseban korak); bolje prevencija nastajanja dioksina (kraće vrijeme zadržavanja ~ 2 s, ujednačena temperatura)

81

Piroliza (otplinjavanje)

Toplinska razgradnja materijala pri povišenim temperaturama bez prisutnosti zraka

Polimeri se razgrađuju do monomera, oligomera, petrokemikalija proizvodi su sintetski plin (glavne gorive tvari su CO, H2, CH4 te viši ugljikovodici, uključujući katran, parafine i ulja) i kruti ostatak (negorivi materijal i znatna količina ugljika)

Prikladna za heterogeni otpad s velikim udjelom ugljikovodika (kruti komunalni otpad)

Potrebno je smanjiti udio PVC-a prije pirolize (dioksini).

Piroliza (otplinjavanje)

Reakcije pirolize s obzirom na temperaturno područje dijele se na: niskotemperaturnu pirolizu (do 500 °C) srednjetemperaturnu pirolizu (500 − 800 °C) visokotemperaturno pirolizu (> 800 °C)

Reaktori: autoklavi, kotlovi za taljenje, cijevni reaktori, bubnjevi za tinjanje, reaktori s vrtložnim slojem

82

Usporedba pirolize i rasplinjavanja

Neto ogrjevna moć sintetskog plina dobivenogpirolizom je veća od onog iz procesa rasplinjavanja (nepostojanje oksidacije, nedostatak dodatnog plina za razrjeđivanje)

Tipična neto ogrjevna moć plina dobivenog pirolizomje 10 − 20 MJ/m3

Tipična neto ogrjevna moć plina dobivenog rasplinjavanjem: uz uporabu kisika 10 − 15 MJ/m3

uz uporabu zraka kao oksidansa 4 − 10 MJ/m3. Kod pirolize se pretvara manje kemijske energije

goriva u toplinsku energiju nego što je to slučaj kod rasplinjavanja.

Energijska oporaba

Toplinska vrijednost plastike u otpadu ~ 35 MJ/kg

Plastični otpad u prosjeku razvija najmanje jednaku količinu topline kao kameni ugljen, uz nižu emisiju CO2 opravdana je njegova energijska oporaba

Energijska oporaba je najjeftiniji, najperspektivniji, ali društveno najneprihvatljivijipostupak oporabe plastičnog otpada

83

Toplinska vrijednost

Materijal Energija oslobođena izgaranjem, MJ/kg

Prirodni plin 53,4Propan 50PS 46PE 46Benzin 45,9Drveni ugljen 33,7Metanol 22,7PVC 18,9Papir i drvo 16 – 16,8

Energijska oporaba

Suvremena postrojenja za spaljivanje otpada su sigurna (emisije u graničnim vrijednostima, posebno dioksina i furana) i neizbježna

Energijska oporaba plastičnog otpada se provodi: u spalionicama komunalnog otpada (zajedno s ostalim

otpadom) u svrhu dobivanja topline i električne energije

suspaljivanjem razvrstane plastike u cementnim pećima ili termoelektranama gdje zamjenjuju dio goriva.

84

Energijska oporaba

Efikasnost energijske oporabe i emisije u okoliš ovise o vrsti sustava (peći) za spaljivanje

U praksi su najčešća tri tipa spaljivanja: spaljivanje na roštilju spaljivanje u rotacijskoj peći spaljivanje u vrtložnom sloju.

Spaljivanje na roštilju

najstariji i najčešći tip spaljivanja komunalnog (plastičnog otpada)

85

Spaljivanje na roštilju

Roštilj (pokretna rešetka) je osnovni dio ovog postrojenja: valjkasti roštilj – nagnut prema naprijed za 30° ne

gura otpad, nego ga prenosi s valjka na valjak – slabo miješanje, ali dobro kretanje prema naprijed najčešći (kapaciteti 8 – 20 t/h)

ravni roštilj s djelovanjem prema naprijed – nagnut 3 do 18° - slabije miješanje i guranje, dobro kretanje prema naprijed za manje učine (< 8 t/h)

ravni roštilj s djelovanjem prema natrag – dobro guranje i miješanje, slabije kretanje prema naprijed za velike učine (> 20 t/h).

Suspaljivanje s fosilnim gorivima

RDF (e. Refuse Derived Fuel) – uklonjeni nezapaljivi otpad (metali, staklo) iz komunalnog otpada: ogrjevna vrijednost 15 – 17 MJ/kg

PDF (e. Packaging Derived Fuel) – papirnata i plastična ambalaža: ogrjevna vrijednost 20 MJ/kg

PF (e. Plastic Fuel) – odvojeno sakupljeni ili razvrstani plastični otpad: ogrjevna vrijednost30 – 40 MJ/kg

86

Polimeri kao sirovine za proizvodnju goriva

Vrsta polimera Opis PrimjeriPolimeri koji sadrže ugljik i vodik

Tipična sirovina za proizvodnju goriva zbog visoke ogrjevne moći i čistih ispušnih plinova

PE, PP, PS

Polimeri koji sadrže kisik

Niže ogrjevne vrijednosti od gornjih polimera

PET, fenolna smola, PVAL, POM

Polimeri koji sadrže dušik i sumpor

Gorivo od ovih vrsta plastike je izvor opasnih komponenata kao što su NOxili SOx, nužno je čišćenje dimnih plinova kako bi se izbjegla emisija opasnih komponenata u ispušnim plinovima

Dušik: PA, PURSumpor: PPS (poli(fenilen-sulfid)

Polimeri koji sadrže halogene elemente (klor, brom ili fluor)

Izvor opasnih i korozivnih dimnih plinova tijekom toplinske obrade i spaljivanja

PVC, PVDC, usporavala gorenja koja sadrže brom, fluorougljičnipolimeri

Energijska oporaba gume

Spaljivanje gumenih tvorevina − sumporovi oksidi, fenoli, poliaromatski ugljikovodici,...

Izgaranje na otvorenom − dim neugodna mirisa, leteće čestice čađe koje onečišćuju okoliš.

Oprema za pročišćenje dimnih plinova − uklanjanje kiselina i čvrstih čestica.

U kontroliranim uvjetima izgaranja − otpadna guma je nosač energije nadomjestak fosilnim gorivima.

Cementna industrija rabi otpadne pneumatike kao sekundarno gorivo – željezo iz čeličnog kordapneumatika je koristan dodatak cementu.

87

Emisije iz ENO

Ovise o odabranom procesu i vrsti otpada. Opće pravilo − što je potpunije sagorijevanje, čišće su

emisije. Postrojenje za pročišćavanje emisija − serija stupnjeva

za pročišćavanje (ciklonski separatori, vrećasti filtri i/ili filtri od aktivnog ugljena).

Progresivno stroža legislativa tijekom posljednjih desetljeća dovela je do toga da su emisije iz energana vrlo čiste.

Moderni sustavi za pročišćavanje emisija − smanjuju čestice u emisijama na vrlo nisku razinu energane pročišćavaju okolišni zrak koji prolazi kroz njih.

Spittelau, Austrija

88

Osaka, Japan

Danska

89

Energijska oporaba

Razlozi ZA energijsku oporabu: nema štetnog utjecaja odlaganja otpada (emisije

štetnih tvari u atmosferu, tlo i vode, emisije stakleničkih plinova)

prema direktivama EU otpad se više ne smije neobrađen odlagati na odlagališta (definiran udio biorazgradljive tvari u otpadu)

iskorištavanje energije pohranjene u otpadu (kemijska energija gorivih tvari)

smanjenje mase (za 75 %) i volumena otpada (za 90 %)

smanjenje organskog udjela u odloženom otpadu

Energijska oporaba

Razlozi ZA energijsku oporabu: uništavanje organskih štetnih tvari (toplinskom

obradom uništavaju se patogeni mikroorganizmi i dr.) smanjenje emisija stakleničkih plinova (nema CH4 s

odlagališta) smanjenje potrošnje primarnih izvora energije

(smanjenje ovisnosti o uvozu energenata, diversifikacija energetskih izvora,…)

troškovi recikliranja (uključujući sakupljanje i transport) su previsoki ili je dosegnut praktični optimum materijalne oporabe.

90

Energijska oporaba

Razlozi PROTIV energijske oporabe: smanjenje volumena otpada je ~ 60 %, a ne 90 % unatoč mjerama pročišćavanja dimnih plinova

moguće je zagađenje okoliša toksičnim organskim spojevima (dioksini i furani, policiklički aromatski ugljikovodici (PAH)... i teškim metalima: Hg, Pb, Cd, Cr... neprestano pooštravanje propisa o dopuštenoj kvaliteti ispuštanih dimnih plinova

stvara se opasni toksični otpad (pepeo i šljaka) treba pažljivo deponirati (primjenom strožih mjera obrade ispušnih plinova povećava se koncentracija opasnih materijala u šljaci, mulju i pepelu)

otpor stanovništva.

Preporučene opcije oporabe za različite vrste polimernog otpada

Vrsta polimernog otpada

Mehaničko recikliranje

Kemijska oporaba

Energijska oporaba

Razvrstani, čisti polimeri

++ + +

Miješani polimeri + ++ ++Miješani polimeri s papirom, itd.

− − ++

Polimeri u komunalnom otpadu

− − ++

− nije preporučeno+ prikladno++ preporučeno

91

PVC

Trajni proizvode: cijevi, spojnice, prozorski okviri i vrata (kruti PVC); kabelske izolacije, odjeća (omekšani PVC)

PVC: u spalionicama komunalnog otpada: 0,7 %; u bolničkim spalionicama otpada: 9 – 15 %: infuzijski sustavi (vrećice i cjevčice), vrećice za krv, rukavice, maske, kateteri, cjevčice za dijalizu, identifikacijske narukvice,...

PVC otpad: odgovoran za 38 – 66 % klora u otpadnim tokovima koji se spaljuju; organski otpad – 17 % Cl; papir – 10 %.

Pri izgaranju PVC otpad stvara klorovodičnu (solnu, HCl) kiselinu u dimnim plinovima koja se mora neutralizirati (kisele kiše, smog...), itd; oporaba HCl u postrojenju.

Odlaganje

najjednostavniji, najrašireniji i najstariji način zbrinjavanja otpada

2015. se u RH na odlagališta odložilo 82 % ukupno proizvedenog komunalnog otpada

otpad koji se odlaže mora biti netopljiv, sporo reagirati sa zrakom, vodom i drugim otpadom

najveći problem zbrinjavanja otpada na odlagalištima je neobrađeni otpad (nekontrolirane reakcije u uvjetima odlagališta, veća mogućnost onečišćenja) – napustiti!

prije odlaganja otpad treba maksimalno iskoristiti i oporabiti radi smanjenja volumena, količine i otrovnosti, te neutralizirati i higijenizirati

odlagati se smije samo ostatak otpada kojeg nije moguće drugačije zbrinuti.

92

Odlagališta otpada

Odlagalište otpada može se shvatiti kao nasuta građevina u kojoj je otpad smješten između temeljne podloge – temeljnog brtvenog sustava i pokrova – pokrovnog brtvenog sustava.

Najvažnija svojstva odlagališta: nepropusnost, uređenje i sprječavanje onečišćenja podzemnih voda procjednim deponijskim vodama i površinskih voda vodama s odlagališta.

Brtveni sustavi

Brtveni sustavi služe za sprječavanje prodora filtrata u podzemlje, prodora vanjske vode u odlagalište otpada te kao podloga (temelj) otpadu i drenažnom sustavu.

93

Brtveni sustavi

Sustavi koje je potrebno izgraditi i dimenzionirati: temeljni brtveni sustav (složeni sustav koji ima zadatak fizički

odvojiti otpad od temeljnog tla, spriječiti prolaz filtrata u temeljno tlo te sakupiti filtrat u posebnom sustavu za njegovo prikupljanje)

pokrovni brtveni sustav (složeni sustav na površini odlagališta koji spriječava prodor oborinske vode, izlazak plinova te osigurava rast nasada u površinskom dijelu.

Sastoje se od nepropusnih barijera i od propusnih slojeva nepropusni dijelovi sprječavaju prodor filtrata prema temeljnom tlu, a propusni rasterećuju brtveneslojeve odvodnjom filtrata (temeljni brtveni sustav), odvodnjom procjedne vode od padavina i sakupljanjem plinova (pokrovni brtveni sustav).

Brtveni sustavi

glineni sloj s geomembranom i (geotekstilom) na vrhu

izravnav.sloj ili dren.za plin

drenažapokrov

OTPAD

drenaža

glineni sloj s geomembranom i geotekstilom na vrhu

POKROVNIBRTVENI SUSTAV

TEMELJNI BRTVENI SUSTAV

94

Brtveni sustavi

U RH je prema Pravilniku za zbrinjavanje otpada za brtvene slojeve odlagališta komunalnog otpada moguće rabiti prirodne materijale s propusnosti manjom od 10-9 m/s, u debljini min 1 m odnosno 0,8 m, ali i druge materijale koji imaju jednaku učinkovitost kao i mineralni slojevi.

Najčešći izbor − kombinirani sustavi: mineralni sloj i geomembrana, i za temeljni i za pokrovni brtveni sloj. Sve se više primjenjuju geosintetici, naročito za drenaže i zaštite pokosa te za bokove.

Brtveni sustavi

Na temeljnom brtvenom sustavu gradi se sustav drenaže od zrnatog materijala (šljunak), debljine 30 − 50 cm, koji sadrži na dnu cijevi za skupljanje procjednetekućine.

Brtveni sloj se štiti pijeskom ili geotekstilom od oštećenja većih zrna.

Cijevi su na podlozi u nagibu (oko 2 %), tako raspoređene da se do glavne cijevi filtrat vodi bočnim cijevima, a glavne cijevi ga izvode van, do glavnog odvoda. Cijevi moraju biti proračunate na količinu filtrata koji se očekuje i biti postojane na kemijske utjecaje PE-HD.

95

Odlaganje otpada

Složene konstrukcije − nasip od gline, nasip od pijeska/šljunka, podloge od geosintetika, nasip od otpada, instalacije za odvodnju, instalacije za otplinjavanje, bazeni za vodu i filtrat, završetak dnevnog pokrivanja slojem, pokrovni sustav i zatravnjenje.

Operacije se izvode sustavno, po kazetama (ograničeni volumeni unutar odlagališta otpada koji se odvojeno popunjavaju, jedan za drugim − nikada se ne otvara čitava ploha budućeg odlagališta odjednom).

Dnevno odloženi otpad se pokriva tankim slojem inertnog zemljanog materijala debljine 15 − 20 cm, kako bi se spriječio utjecaj vjetra (raznošenje), smrada (širenje) i kiše (prodor u otpad − povećani filtrat).

Odlaganje otpada

Za dnevno pokrivanje mogu se rabiti i folije veće debljine, koje se ponovno primjenjuju, a time se ostvaruje i veći volumen odlagališta (jer se ne zauzima volumen dnevnim prekrivanjem inertnim otpadom).

Otpad se zbija specijalnim valjcima velike mase gustoća otpada do 0,8 t/m3.

Otpad se direktno istovaruje na mjestu otvorenog odlaganja, razastire ga dozer manjeg kapaciteta, a zatim ga zbija valjak. Slojevi se zbijaju u debljini 0,5 − 0,8 m.

Pokosi se oblažu i zatravnjuju kako se postiže visina odlagališta.

96

Glina

Za izvedbu dobrog glinenog brtvenog sloja potrebno je zadovoljiti sljedeće: rabiti dobar materijal ugrađivati tlo pri dobroj vlažnosti ispravno pripremiti površinu podložnog sloja za prijem novoga

sloja zbijati tlo ispravnom energijom zbijanja odgovarajućeg valjka zaštititi gotov sloj od oštećenja.

Glina treba imati dovoljnu plastičnost (ali ne preveliku jer otežava pripremu gline za zbijanje, produžava period vlaženja i sušenja, povećava difuziju, izaziva veće skupljanje i pucanje glinenog sloja nakon zbijanja) i dovoljno sitnih čestica da bi bila odgovarajuće nepropusna nakon zbijanja.

Geosintetici

97

Geosintetici

Geomembrane (GM), geotekstili (GTX), geodren (GD), bentonitni tepih (GCL), geokompoziti i cijevi raznog oblika.

Najvažnija pitanja vezana uz primjenu geosintetika su: trajnost, osiguranje kvalitete pri izvedbi, djelotvornost u konstrukciji, kontaktna posmična čvrstoća.

Najčešći geosintetik: GM (PE-HD) Dugotrajni (30 – 50 godina) Osjetljivi su na ugradnju (mehanička oštećenja), na

djelovanje organizama i kemikalija, na temperaturu (puzanje) i na starenje sniženje svojstava (npr. čvrstoće) za nekoliko puta.

Problemi

Slijeganje − u tijelu odlagališta (uobičajena procjena je oko 20 % visine) i u temeljnom tlu (rjeđe, kod starih odlagališta)

Klizanje − u pokosima ili u temeljnom tlu pojave su svojstvene i prirodnim materijalima (glina) i geosinteticima geomreže i sidrenje.

Potrebno je poznavati: posmičnu čvrstoću otpada posmičnu čvrstoću gline posmičnu čvrstoću gline u kontaktu s geomembranom i

geotekstilom posmične čvrstoće geosintetika u kontaktu.

98

Plastični otpad na odlagalištima

Plastični se otpad ne bi trebao odlagati, već oporabljivati

Ponašanje na odlagalištima: plastični materijali pokazuju vrlo malo promjena na njima se ne nalaze mikroorganizmi raspadanja plastična šuplja tijela se skupljaju do obujma samog

materijala razgradnja najviše ovisi o debljini stijenke

(debelostjeni imaju gotovo neograničeno trajanje; npr. plastične vodovodne cijevi).

Literatura Al-Sabagh A.M. et al.: Greener routes for recycling of polyethylene terephthalate, Egyptian Journal of Petroleum,

25 (2016)1, 53-64. Converting waste plastics into a resource, Cpmpendium of Technologies, United Nations Environment

Programme, Division of Technology, Industry and Economics, International Environmental Technology Centre, Osaka/Shiga, Japan 2009.

deWilde B.: Experiences on 20 years of biopolymer testing and certification: Challenges and new developments, 3rd International PLASTiCE Conference, Warsaw, October 1-2, 2013.

Dobrović, S., Schneider, D. R.: Energija iz otpada, Seminar Obnovljivi izvori energije, CTT, FSB, Zagreb, 19. veljače 2010.

Erceg, M.: Oporaba plastike, Kemijsko-tehnološki Fakultet u Splitu, diplomski studij kemijske tehnologije, smjer zaštita okoliša, predavanja.

Luijsterburg, B. J.. Mechanical recycling of plastic packaging waste Eindhoven: Technische Universiteit EindhovenDOI: 10.6100/IR783771, 2015.

Mulabdić, M: Dimenzioniranje odlagališta, Seminar Odabrane teme iz područja gospodarenja otpadom, Hrvatska komora inženjera građevinarstva, Dani ovlaštenih inženjera, Opatija, lipanj 2010.

Riva, G.: SUP (Single Use Plastics) Directive: the position of the plastics industry, 12. međunarodna konferencija “EUROPSKA STRATEGIJA ZA PLASTIKU - kako vratiti otpad natrag u proizvodnju?”, HGK, Zagreb, 1611.2018.

Rujnić-Sokele, M.: Plastični otpad – globalni ekološki problem, Polimeri 36(2015)1-2, 34-37. Šercer, M. Opsenica, D. Barić, G: Oporaba plastike i gume, mtg topgraf, Zagreb, 2000. Šprajcar M., Horvat P., Kržan A.: Biopolymers and bioplastics: Plastics aligned with nature, Ljubljana: National

Institute of Chemistry, 2012. Tall, S.: Recycling of Mixed Plastic Waste – Is Separation Worthwhile? Department of Polymer Technology, Royal

Institute of Technology, Stockholm, 2000. Waste to Resources: A Waste Management Handbook, The Energy and Resources Institute, 2014. www.european-bioplastics.org www.plasticseurope.org