Chemici pro cirkularitu plastů

Evropská Asociace chemického průmysl CEFIC, která se podílí 17% na světové chemické výrobě, publikovala zprávu o dalších aktivitách v cirkulární ekonomice v článku „Innovation CAN impact the European Strategy for Plastics“. Součástí je obrázek o chemické recyklaci.

Připomíná, že se nelze soustředit pouze na jeden způsob uzavření plastového cyklu, tj. na mechanickou recyklaci, neboť na trhu se vykytuje více než 100 typů plastů v různých aplikacích a modifikacích, včetně barevných. Cirkularitu je nutno hledat v široké škále řešení případ od případu. Přihlížet je nutno i k analýze životního cyklu dané aplikace a k ekologickým a ekonomickým aspektům náhradních řešení. Všechna řešení musí splňovat nezávadnost, přičemž produkt nesmí narušit chemickou legislativu REACH a CLP.

Evropská komise ve strategii plastů preferuje mechanické (materiálové) recyklace odpadních plastů, které však vyžadují perfektní třídění podle jednotlivých druhů a typů z mnoha i různobarevných aplikací, což podle některých analýz je ekonomicky nevýhodné. Např. letošní studie „Deloitte sustainability“ zdůrazňuje, že pouze mechanickými recyklacemi plastových odpadů se cíle pro léta 2025 a 2030 nedosáhnou.

V mnoha případech spočívá efektivnější řešení v chemické recyklaci, kam se řadí depolymerace, rozpouštění, zplyňování, kontrolovaná biodegradace, pyrolýzy a krakování, ale i využití odpadního CO2, bio-odpadů a metanu. K realizaci tohoto potenciálu požaduje chemický průmysl zavedeni progresivní environmentální politiky spolu s inteligentními předpisy ke stimulaci inovací a odstraňující bariéry. Možnost čerpání prostředků z programu Horizont 2020 pro výzkum a následných realizací technologií k uzavření cyklu spoluprací průmyslového sektoru s řetězcem zabývajícím se sběrem a tříděním plastů a možnostmi využívání poloprovozních jednotek. Dále požaduje umožnit přístup k dostatečnému množství odpadních plastů.

Obecně lze konstatovat, že chemické firmy publikují pravidelně, kromě povinných zpráv o hospodaření, i nepovinné o inovacích směrem k udržitelnosti. Jako příklad lze uvést největší evropskou chemickou firmu BASF, která publikovala principy cirkulární ekonomiky ve zprávě „Circular Economy at BASF“ v březnu 2016. Usilují o zvýšení podílu obnovitelných surovin s certifikátem ISCC+ (International Sustainability And Carbon Certification plus).

S tímto certifikátem začali dodávat i certifikovaný bio-EPS pro aplikace v obalech. Společně s nizozemskou firmou Avantium připravují výrobu monomeru kyseliny furandicarbonové (FDCA) z cukru v Antverpách o kapacitě 50 tis. tun/rok, ze které se bude následně vyrábět polymer polyetylenfuranoat (PEF) – obdoba PET. Proti PET bude mít lepší bariérové vlastnosti proti CO2 a O2, což je výhodné pro lahve pro nápoje.

Nizozemský výrobce plastů Royal DSM s firmou Starboard sdělují, že shromáždili vyřazené rybářské sítě z Indického oceánu a Arabského moře a vyrobili z nich prkno na surfování, pádla a další sportovní potřeby. Podle studie OSN končí v mořích ročně 8 mil. tun plastů, přičemž plastové rybářské sítě se podílejí 640 tis. tunami.

Francouzská firma Arkema hlásí, že v roce 2016 bylo dosaženo u firmy 10% obratu z produktů vyrobených z obnovitelných materiálů. V provozu má 5 bio- rafinerií, ve kterých využívá řepkový, slunečnicový a sójový olej jako složku pro výrobu polyolu – monomeru pro polyuretany. Z ricinového oleje vyrábí i inženýrský plast polyamid 11 a bis-polyftalamid (PPA), který je natolik tepelně odolný, že nahrazuje kovy. Vyvinuli a zahájili dodávku kapalné termoplastické pryskyřice pro plněné kompozity s mechanickými vlastnostmi stejnými jako mají termosety. Tento produkt lze aplikovat v 25 metrových lopatkách pro větrné turbíny. Zároveň vyvinuli i technologii recyklace tohoto produktu depolymerací, když konečným produktem je surovina pro novou aplikaci a skleněná nebo karbonová výztužová vlákna.

Výzkumníci americké firmy DuPont vyvinuli a zavedli v Brazílii systém recyklací odpadních plastů ze zemědělství, konkrétně fólií a kanystrů. Takto zrecyklovali 150 tis. tun odpadního polyetylenu. Rakouský výrobce polyolefinů Borealis dodává na evropský trh dva typy polypropylenů s 25% post uživatelského polypropylenového odpadu a jeden typ dokonce s 50%. V dalším období se firma rozhodla aplikovat vlastní know-how po vstupu do recyklačních firem mtm plastics z Niedergebra (Německo), která patří k největším evropským recyklátorům, když ročně zpracovává 75 tis. tun plastového odpadu, z toho vyrábí 30 tis. tun polyetylenového regranulátu, a dále do rakouské firmy Ecoplast s kapacitou zpracování 35 tis. tun/rok komunálního a průmyslového odpadu polyolefinů.

Saudsko –arabská firma Sabic využívá ve svých zařízení na krakování ropných produktů v Evropě přídavek z odpadních zvířecích a rostlinných tuků. V jednotce v Geleenu v Nizozemí přimíchává i odpadní plasty a následně vyrábí z monomerů PP a PE.

Finská petrochemická společnost Neste, která dosud zpracovávala odpadní tuky a odpady z dřevařského průmyslu, začala zpracovávat i odpadní plasty v rámci petrochemických procesů. Cílově by chtěla zpracovávat do roku 2030 až 1mil. tun plastových odpadů a hledají partnera, který by toto množství byl schopen dodat.

Nizozemská petrochemická firma LyondellBasell založila s odpadářskou firmou Suez společný podnik v Gellenu. Suez je zodpovědný za zajištění odpadních plastů, Lyondell za recyklaci 25 tis. tun PP a 35 tis. tun HDPE letos a v roce 2020 pak min. 100 tis. tun. 

V červnu 2018 podepsala firma smlouvu s KIT (Karlsruhe Institute of Technology) k vývoji nového katalyzátoru pro technologii demonomerizace odpadních obalových plastů. Technologie umožňuje takto recyklovat i vícevrstvé folie, což mechanickým způsobem nelze.

Španělský Repsol podepsal memorandum se dvěma společnostmi, které se zabývají využitím odpadních produktů z automobilů. Chtějí připravit kvalitní polyolefiny, které budou využity při kompoudování na typy pro automobilové aplikace.

Samostatnou kapitolou pro průmyslové využití CO2 na plasty jsou postupy některých chemických firem. Tak např. německá firma Covestro zahájila výrobu 5 tis. tun/rok speciálních polyolů, což je jedna složka pro výrobu polyuretanu z odpadního CO2. Na summitu v Paříži prezentoval v roce 2016 představitel firmy Covestro komplexní program „enCO2 ne“,v rámci kterého se zkoumá i využití CO2 pro výrobu syntetických kaučuků a vláken. Na letošním veletrhu Fakuma prezentovala firma nový produkt pro využití CO2 v tzv. termoplastickém polyuretanu.

Americká firma Novomer dodává taktéž polyol, který obsahuje až 40% odpadního CO2.

V září 2018 představila firma AkzoNobel demonstrační jednotku na výrobu Photamolu s použitím technologie konverze CO2 působením speciálních bakterií a fotosyntézy. Výsledným produktem jsou chemikálie, které lze použít pro výrobu biodegradabilních plastů.

Problematikou využití CO2 v chemii se bude zabývat i dvanáctý „Carbondyoxide Utilisation Summit“ ve dnech 27. –28.2.2019 v texaském Houstonu.

Konsorcium firem pod vedením španělské firmy Aimplas řeší proces katalytického hydrozplyňování směsných odpadních plastů pomocí plazmové technologie.

Belgický Indaver plánuje výstavbu závodu na zpracování 100 tis. tun/rok směsných plastů ve Flandrech, s investicí 80 mil. eur procesem depolymerace. V případě úspěšného zvládnutí plánují další jednotky až do kapacity 1 mil. tun odpadních plastů ročně.

Vědci z University of California a Šanghajského institutu organické chemie vyvinuli katalytickou metodu rozkladu PE na kapalné chemikálie a vosky.