Průmysl, stavebnictví i koncoví spotřebitelé vyprodukují celosvětově zhruba 12 milionů tun polyuretanového odpadu ročně, přičemž na Českou republiku pak připadá několik tisíc tun polyuretanu, které každý rok končí na skládkách. Jednou z cest, jak začít smysluplně nakládat s tímto jinak jen těžko zpracovatelným odpadem, by mohla být v budoucnu chemická recyklace, kterou se v Česku zabývá start-upová firma Ecoretan.
Polyuretan se využívá v mnoha různých aplikacích, dalo by se o něm hovořit v podstatě jako o plastu běžné denní spotřeby. Jeho problémem však je, že se prakticky nedá recyklovat, protože jej na rozdíl od termoplastů nelze tavit.
V podstatě jediným konvenčním způsobem, jak odpadu z tohoto materiálu vdechnout druhý život, je proto drcení a přidávání drti do jiných materiálů. To se typicky děje například ve stavebnictví, kde se polyuretanem odlehčuje beton.
Vhodných aplikací však není mnoho, a většina odpadu tak končí na skládkách nebo ve spalovně.
Obě tyto varianty však představují pro životní prostředí poměrně velkou zátěž, protože při nedokonalém spalování i nesprávném skládkování proudí do okolí toxické látky.
Změnu do problematiky nakládání s polyuretanovým odpadem by mohl přinést projekt společnosti Ecoretan, která vyvíjí a již úspěšně s prvními zákazníky testuje technologii chemické recyklace, jejíž uhlíková stopa je 2,7× nižší než výroba nového polyolu z ropy.
Recyklátem lze nahradit i více než 30 % ropného polyolu
Polyuretan se vyrábí z různých komponent, ale základem jsou vždy ropný polyol a isokyanát.
A kouzlo chemické recyklace tkví v tom, že za pomoci glykolýzy a přidáním vhodných reagentů lze tento materiál rozložit zpět na polyol.
„Prakticky vzato děláme ve výrobě opačný proces a výsledkem je látka velmi podobná panenskému polyolu, která se s ním ve směsi velmi dobře snáší a lze jí tak určitou část panenského polyolu nahrazovat,“ vysvětluje ředitel společnosti Ecoretan Michal Novotný a dodává, že recyklát zachová původní vlastnosti polyolu, případně může jeho vlastnosti i vylepšit. Množství polyolu, které je při výrobě polyuretanu možné nahradit recyklátem, pak závisí čistě na dané aplikaci, ale může jít i o desítky procent objemu. „Některé systémy mohou být velmi citlivé, a je tedy potřeba přidávat recyklátu menší množství, u jiných lze přimíchat i více než třetinu recyklátu. Zkoušíme také aplikace, kdy polyuretan vyrábíme jen z recyklátu a isokyanátu.
Výroba na míru aplikace
Vytvořit technologii, která bude různý polyuretanový odpad přetvářet na polyol pro konkrétní aplikace, však není úplně snadný proces, a celý vývoj se proto skládá z mnoha laboratorních i administrativních kroků. Většina firem už nějakou svou polyuretanovou aplikaci má a před samotnou výrobou recyklátu pro jejich potřeby je třeba vědět, jak konkrétně vypadá.
„Takže si vyžádáme technické listy a co nejvíce informací o systému, který používají. Dále musíme znát požadavky na vlastnosti f inálního polyuretanu, které se opravdu výrazně liší zákazník od zákazníka. Také je dobré mít vzorek jejich panenského polyolu i isokyanátu,“ říká jednatel společnosti Jiří Melzer a dodává, že pak je možné odpad zrecyklovat na míru tak, aby se dobře snášel s panenským polyolem a šel nahradit v co největším poměru.
„Pokud víme, že produkt, který už máme hotový, bude fungovat, je práce jednodušší. Ale pokud ne, musíme začít vyvíjet nový, což mají na starosti kolegové chemici. Ti na základě specifikací a svých zkušeností vytvoří reagent, s níž budeme schopni recyklaci provést. To je vlastně naše know-how, protože reagentů je mnoho a my dokážeme najít takový, abychom pak vyrobili recyklát v podstatě na míru.“
Konkrétně práce probíhá tak, že se laboratorně vyzkoušejí různé receptury, kdy se testují zejména požadované vlastnosti.
„Vzhledem k tomu, že ale zatím nemáme k dispozici veškeré vybavení, které bychom potřebovali, necháváme pak vzorky testovat a měřit jejich charakteristiky v externích laboratořích,“ upřesňuje Michal Novotný.
Polyol, který v Ecoretanu pomocí glykolýzy vyrábějí, vypadá na pohled jako řidší květový med, přičemž vlastní chemická reakce trvá jednotky hodin a probíhá v reaktoru za řízené teploty. Polyuretanový odpad musí být v rámci procesu recyklace předzpracovaný, například rozdrcený či rozemletý, tak, aby byl vhodný pro vsázku do reaktoru. Jinak řečeno, aby byl proces úspěšný, musí jít mechanická příprava i chemická část ruku v ruce.
Zajímavostí je, že výsledného recyklátu je v průměru 2× více, než bylo vstupní suroviny, tedy odpadního polyuretanu. Důvodem znásobení objemu jsou právě reagenty, které se chemické reakce účastní.
„K zákazníkovi se pak dostane buď samotná vazká kapalina, kterou si následně zpracuje sám na vlastních zařízeních, nebo můžeme dodat celý systém. To vypadá tak, že smícháme panenský polyol s daným recyklátem v předem stanoveném poměru, přibalíme isokyanát a dodáme finální dvousložkový systém, který lze rovnou použít.“
Na klíč připravený polyol dokáže zefektivnit výrobu
Polyuretanový recyklát, respekt ive výsledný polyol, však může mít ještě jednu zajímavou schopnost. Na základě toho, jak přesně je vyroben, může ovlivnit vlastnosti nového polyuretanu, který se z něj vyrábí.
„Zákazníci většinou chtějí, aby se recyklát co nejvíce podobal originálu, ale je možné dosáhnout efektu, který je velmi žádaný,“ říká dále Michal Novotný a uvádí příklad, kdy se přídavkem recyklátu u zákazníka zlepšil technologický proces výroby z forem: když se směs polyolu a isokyanátu dostane do formy, zůstává pár sekund tekutá a pak již začne nabývat na objemu a tvrdnout. Takže hmota má vlastně jen velmi krátký čas na to, aby zatekla do všech koutů a záhybů formy.
„V této aplikaci se nám podařilo prodloužit nalévací čas a zkrátit čas tvrdnutí. Rozdíly byly jen pár sekund, jenomže v průmyslové praxi dělají i jednotky sekund obrovské peníze. Tím, že byla forma dobře vyplněná, klesla zmetkovitost a s rychlejším časem tvrdnutí bylo možné rychleji vyrábět.“
Dalším příkladem, kde by se mohl polyuretan s na míru upravenou recyklátovou složkou používat, je stavebnictví. Například v případech, kdy se do země ukotvují sloupky či kůly. Ty se v současnosti běžně zalévají betonem. Některé firmy však už místo betonu používají polyuretan. Protože jáma v zemi nemusí být tak velká, kotvícího materiálu stačí menší množství a navíc také rychleji tvrdne.
„Zatím tyto firmy pracují jen s polyuretanem z panenského polyolu, ale my teď začínáme pracovat na recyklátu, který bude vhodný i pro takovou aplikaci,“ doplňuje Jiří Melzer.
Problematická byrokracie
I když start-up Ecoretan, který vznikl před třemi lety, dobře běží a rozhodně najde své místo na trhu, oba pánové shodně říkají, že rozjet jej bylo velmi složité, zejména co do nutné administrativy.
„Recyklovat odpad je ušlechtilá věc, ale z pohledu úřadů to tak příliš nevypadá. Teď momentálně se už téměř tři čtvrtě roku snažíme přesvědčit úřady, že z odpadu nevyrábíme jen zušlechtěný odpad, ale výrobek, který odpovídá tomu, co na trhu dávno je v podobě ropného panenského polyolu. Takže teď čekáme na potvrzení z MPO a doufáme, že to dobře dopadne, abychom mohli pokračovat na odboru životního prostředí našeho krajského úřadu a pak konečně začít s větší produkcí,“ říká na závěr Michal Novotný.
Foto: Ecoretan