Wskaż Lidera Polskiej Chemii













Logo Chemical Online

Bariery w recyklingu butelek poużytkowych z PET

05.01.2007 23:19:52

Kierując się postępem wiedzy z zakresu ochrony środowiska oraz uzasadnionymi ekologicznie metodami postępowaniem z odpadami opakowaniowymi Parlament Europejski uchwalił Dyrektywę 2004/12/EC [1], która znowelizowała Dyrektywę 94/62/EC [2] z 1994 r. Nowelizacja ta wprowadziła w UE wyższe poziomy recyklingu (w granicach min. 55% – maks. 80%) oraz określone poziomy dla poszczególnych odpadów wychodząc z założenia, że recykling materiałowy jest podstawową metodą odzysku.

O ile dla odpadów ze szkła, papieru i tektury oraz metalu ustalone poziomy są stosunkowo wysokie (odpowiednio 60% i 50%), to dla tworzyw sztucznych poziom recyklingu wynosi jedynie 22,5%. Wynika to z faktu znacznych kosztów przetwórstwa odpadów tworzyw sztucznych związanych z koniecznością ich segregacji i separacji na grupy jednorodne polimerowo.
Aby recykling odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych był uzasadniony ekonomicznie istotne jest ograniczanie dodatkowych barier, które mogą wynikać z niewłaściwie dobranych rozwiązań konstrukcyjnych i połączeń materiałowych. Wymagania stawiane opakowaniom przewidzianym po zużyciu do recyklingu materiałowego zawarte są w normie zharmonizowanej, wydanej do Dyrektywy 94/62/EC, w Polsce ustanowionej jako PN-EN 13430:2002 [3].

Wymagania recyklingu
Opakowanie powinno być zaprojektowane w taki sposób, aby:
• jego konstrukcja, skład materiałowy oraz zastosowane elementy zapewniały możliwość poddania recyklingowi określonej procentowo masy materiału opakowaniowego;
• użyte materiały mogły być przetworzone w przemysłowo dostępnych technologiach recyklingu.
W opakowaniach przewidzianych do recyklingu powinny być wyeliminowane lub ograniczone do minimum:
• substancje, materiały i elementy, które mogą sprawiać problemy techniczne w procesie recyklingu oraz wpływać niekorzystnie na przebieg tego procesu,
• substancje, materiały i elementy, które mogą stanowić przeszkodę w uzyskaniu surowca wtórnego o odpowiedniej jakości i właściwościach, umożliwiających jego wykorzystanie do produkcji określonych wyrobów,
• materiały, ich kombinacje, a także rozwiązania konstrukcyjne, które mogą powodować problemy podczas zbiórki i sortowania, przed recyklingiem materiałowym,
• wszystkie inne czynniki, które mogłyby niekorzystnie wpływać na przydatność do recyklingu.

Dodatkowe uszczegółowienie wymagań związanych z recyklingiem zawiera raport techniczny CR 13688:2000 [4], wydany przez Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN) jako uzupełnienie normy EN 13430:2000. Raport ten, podaje przykłady substancji, materiałów i elementów, które mogą powodować problemy w procesie recyklingu. Przez proces recyklingu rozumie się procesy fizyczne i/lub chemiczne przetwarzania zebranych i posortowanych opakowań poużytkowych w celu wytworzenia surowca wtórnego lub wyrobów finalnych. Bariery, które mogą wystąpić podczas procesów recyklingu wynikają z obecności w opakowaniach niektórych elementów lub składników, powinny być eliminowane. Przy wprowadzaniu na rynek nowych opakowań lub na etapie pakowania i wprowadzania do obrotu wyrobów w opakowaniach, należy stosować następujące zasady:
• Właściwy dobór materiałów opakowaniowych i formy konstrukcyjnej opakowania,
• Uwzględnienie dostępnych w regionie, gdzie kończy się życie funkcjonalne opakowania, systemów zbiórki i segregacji, a także zainstalowanych technologii recyklingu,
• Uwzględnienie możliwości wykorzystania materiałów uzyskanych z recyklingu do produkcji nowych wyrobów.

Butelki z PET
Termoplastyczny poliester kwasu tereftalowego i glikolu etylenowego poli(tereftalan etylenu) o symbolu PET (gęstość 1,38 - 1,41 g/cm3), znany jest jako materiał włóknotwórczy od 1941 r. W latach 50 i 60 został zastosowany do produkcji folii oraz do przetwórstwa wtryskowego. W 1978 r. polimer PET użyto do produkcji butelek do napojów gazowanych ze względu na bardzo dobre właściwości mechaniczne, dobrą barierowość, przezroczystość i odporność chemiczną. Wprowadzona wówczas na skalę przemysłową metoda dwustopniowego formowania butelek była dużym osiągnięciem naukowym i technicznym. Pierwszym etapem produkcji butelek jest formowanie z granulatu metodą wtrysku półproduktu tzw. „kształtki wstępnej”, zwanej potocznie preformą. Następnie z preform metodą rozdmuchu wytwarzane są gotowe do napełnienia butelki [5].
Ze względu na szczególne właściwości poliester PET znalazł masowe zastosowanie do produkcji różnych materiałów opakowaniowych i opakowań, między innymi:
• folii sztywnych, głównie do termoformowania opakowań typu „blister-pack” oraz innych pojemników,
• folii giętkich i laminatów,
• taśm, stosowanych do formowania jednostek transportowych,
• butelek do napojów i wód stołowych (w tym gazowanych), olejów jadalnych, napojów alkoholowych, alkoholi, piwa, kefirów, jogurtów itp.,
• butelek i słoików przeznaczonych na kosmetyki, detergenty, wyroby chemii gospodarczej, artykuły farmaceutyczne itp.

W ostatnich latach dzięki optymalizacji rozwiązań konstrukcyjnych znacznie obniżono masę butelek. Obserwuje się również znaczący postęp w produkcji butelek barierowych, charakteryzujących się niską przepuszczalnością gazów (pary wodnej, tlenu, dwutlenku węgla) oraz aromatów. Podwyższona barierowość wymagana jest przy pakowaniu takich produktów jak: piwo, świeże soki owocowe, napoje gazowane o przedłużonych okresach trwałości itp. Od opakowań z PET do soków owocowych oraz piwa wymaga się również zwiększonej odporności termicznej z uwagi na proces pasteryzacji jakim poddawane są te produkty. Podwyższoną barierowość butelek można uzyskać różnymi metodami, dla przykładu [6, 7]:
– Wytwarzanie wielowarstwowych preform w procesie współwtysku. Najczęściej stosuje się trzy warstwy, zewnętrzna i wewnętrzna z PET oraz środkowa z polimeru barierowego. Dostępne są układy zawierające więcej warstw oraz surowiec wtórny z recyklingu RPET. W strukturach wielowarstwowych jako warstwy barierowe stosowne są specjalne poliamidy oraz barierowy kopolimer etylenu z alkoholem winylowym EVOH (PET/EVOH/RPET/PET/EVOH/PET), a także kopoliestry o zdolnościach absorpcji tlenu;
– Wytwarzanie butelek PET monowarstwowych pokrywanych powierzchniowo super cienką warstwą barierową par tlenku krzemu przy plazmowym wspomaganiu tego procesu lub powłokami epoksy-aminowymi itp.

Recykling odpadów opakowaniowych z PET
Z punktu widzenia masy tworzywa możliwej do pozyskania dla potrzeb recyklingu oraz nieznacznych lub łatwych do usunięcia zanieczyszczeń pozostałościami pakowanego wyrobu, najwyżej oceniane są butelki po różnych napojach. Recykling materiałowy tych butelek wykorzystuje termoplastyczne właściwości tworzywa. Uzyskanie surowca wtórnego z odpadów obejmuje wiele etapów. Butelki poużytkowe są dokładnie oczyszczane z zanieczyszczeń obcego pochodzenia. Następnie poddawane są procesom mycia oraz wydzielenia wszelkich innych materiałów niż PET i sortowania na kolory. Kolejnymi etapami są: rozdrobnienie, dalsze mycie i płukanie oraz oddzielenie poliolefin pochodzących z nakrętek. Końcowe fazy to suszenie, wydzielenie z płatków drobnych opiłków metalu oraz pyłu powstałego w procesie rozdrabniania. Płatki odpowiednio wysuszone pakowane są w worki typu big-bag. Płatki PET mogą stanowić surowiec do produkcji różnych wyrobów lub przetwarza się je na regranulat. Proces przygotowania odpadów z PET do postaci surowca wtórnego został schematycznie zilustrowany na rys. 1.

O wysokich wymaganiach jakości dla uzyskanych płatków z PET świadczy specyfikacja firmy IMP „Polowat” Sp. z o.o. zamieszczona w tabl.1. Jak widać z zestawienia dopuszczalna zawartość PVC wynosi jedynie 50 mg/kg.

Płatki lub regranulat z PET wykorzystywany są do produkcji takich wyrobów jak (fot. 1):
– Przezroczyste folie poliestrowe współwytłaczane, w których regranulat stosowany jest na warstwę środkową;
– Włókna i przędze poliestrowe stosowane do produkcji: dywanów, ubrań, tkanin obiciowych mebli, a także specjalnej włókniny do wypełnienia kurtek, śpiworów poduszek itp.;
– Włókna cięte stosowane jako materiał izolacyjny;
– Wyroby trwałe formowane wtryskowo np. części samochodowe, drobne przedmioty domowego użytku, części konstrukcyjne mebli, sprzętu sportowego itp.;
– Taśmy do formowania paletowych jednostek ładunkowych;
– Spienione płyty izolacyjne;
– Kształtki wstępne formowane wtryskowo, w których regranulat poliestrowy stanowi warstwę środkową;
– Butelki wykonane w 100% z wtórnego granulatu stosowane jako opakowania do chemii gospodarczej;
– Izolacyjne materiały budowlane itd.

Bariery w recyklingu butelek PET
Na świecie i w Polsce dokonał się duży postęp w zakresie wytwarzania butelek z PET jednorazowego użycia. Postęp objął również takie elementy opakowań jak etykiety i zamknięcia (fot. 2.).

Zmiany materiałowe przy wytwarzaniu zamknięć do butelek z PET poszły w kierunku korzystnym dla recyklingu, gdyż wykorzystuje się tworzywa poliolefinowe: polipropylen (PP) i polietylen wysokiej gęstości (HDPE), które mają znacznie niższą gęstość (poniżej 1g/cm3). Metodą flotacyjną, stosowaną na powszechnie na skalę przemysłową, można je wydzielić z PET podczas płatkowania butelek.
Problemy w recyklingu mogą stwarzać butelki wielowarstwowe, w których zastosowano polimery barierowe niekompatybilne z charakterystyką przetwórczą PET. Na fot. 4. widać wyraźną różnicę w barwie płatków uzyskanych z butelek PET jednowarstwowych i płatki z butelek barierowych.
Znaczne bariery w recyklingu i niemożliwe do uzyskania parametry jakościowe płatków z PET mogą wynikać z niewłaściwe użytego materiału etykiety. Chodzi tu przede wszystkim o etykiety foliowe wykonane z polichlorku winylu (PVC) lub orientowanego polistyrenu (OPS), zwłaszcza etykiety z folii termokurczliwej w formie rękawa ciasno opasujące pobocznicę butelki. Takie etykiety nie powinny być stosowane do butelek poliestrowych, gdyż:
– PVC zawiera chlor, a pod wpływem temperatury następuje wydzielenie z PVC chlorowodoru, co prowadzi do degradacji poliestru;
– Zbliżona gęstości (PVC 1,38 g/cm3, PET 1,38 - 1,41 g/cm3) nie pozwala na segregację flotacyjną;
– Różne temperatury przetwórstwa PVC i PET;
– Degradacja PVC w temperaturze przetwarzania PET. PVC pod wpływem temperatury zmienia barwę - żółknie, potem staje się brązowy, a następnie czarny (fot. 3.);
– Oddzielenie PET od PVC może odbywać się za pomocą pola elektromagnetycznego, ale system takich separatorów przy dużym udziale PVC (etykiety) znacznie obniża wydajność procesu płatkowania i nie zapewnia wymaganej czystości PET;
– Segregacja odpadów z PET przy zwiększonym udziale PVC znacznie podnosi koszty procesy recyklingu, powodując jego nieopłacalność.

Chociaż w ostatnich latach nastąpił znaczny rozwój detekcyjnych technik segregacji mieszanin tworzyw sztucznych na poszczególne polimery (wykorzystanie różnych właściwości tworzyw sztucznych, takich jak: widma emisji, stałe dielektryczne, rozpuszczalność, itd.), to nie są one dostępne na skalę przemysłową i nie zapewniają efektywności procesu recyklingu.
PETCORE (PET Container Recycling Europe) europejska organizacja zajmująca się recyklingiem opakowań z PET, której członkami są miedzy innymi Coca-Cola, Amcor, Rexam i Nestle, od wielu lat publikuje zalecenia w zakresie akceptowanych i nieakceptowanych elementów butelek. Zalecenia te przedstawiono w tabl. 2.

Przedsiębiorcy, którzy wprowadzają na rynek produkty w butelkach z PET powinni dostosować się do przedstawionych w tabl. 2. zaleceń, t.j. stosować zamknięcia z HD-PE lub polipropylenu oraz etykiety papierowe lub z folii poliolefinowych.
Większość krajowych producentów stosuje się do tych zaleceń (fot. 5). Niestety niektórzy producenci napojów, soków, kefirów itd. wprowadzili na rynek butelki barierowe z etykietą z PVC. Przykłady takich butelek zamieszczono na fot. 6. Jeśli konsumenci napoju nie usuną etykiety przed umieszczeniem butelki poużytkowej w pojemniku przewidzianym na odpady z tworzyw sztucznych, niemożliwe będzie uzyskanie pełnowartościowego surowca wtórnego. Do zakładu recyklingowego trafiają butelki sprasowane i pogięte (fot. 7.). Jedyna alternatywą, aby nie trafiły na składowisko odpadów, to ręczne usuwanie etykiety.

Podsumowanie
Barierą w recyklingu butelek z PET w Polsce jest są przede wszystkim etykiety z folii termokurczliwej z PVC oraz OPS. Zdaniem Zakładu Ekologii Opakowań COBRO dostawcy takich opakowań na rynek krajowy, zgodnie z wytycznymi zawartymi w PN-EN 13430 (norma zharmonizowana z dyrektywą 94/62/EC), powinni dostosować opakowanie do możliwości przetwórczych zakładów recyklingowych. Znaczny udział takich butelek na rynku spowoduje deponowanie wartościowego surowca na składowisku odpadów, gdyż zakłady recyklingowe nie będą w stanie zapewnić wymaganej jakości surowca wtórnego (udział PVC poniżej 50 mg/kg, niektóre zakłady udział ten przewidują jedynie na poziomie 10-20 mg/kg).
drukuj ten artykuł drukuj ten artykuł  |   poleć artykuł znajomemu poleć artykuł znajomemu
Najświeższe informacje w kanale RSS Najświeższe informacje w kanale RSS (jak używać)