Bioplasty jsou materiálem, u něhož se dá očekávat stále širší využití v rámci obalového průmyslu. Jaké jsou možnosti jejich využití, a hlavně: jak se chovají, stanou-li se odpadem?
Rozvoj bioplastů v rámci Evropy byl a dosud je podporován především díky deklaraci pozitivních dopadů daných materiálů na životní prostředí ve srovnání s běžně používanými plasty. V Evropě je pojem bioplasty používán jako souhrnný název pro mnoho druhů plastů. Jsou vyráběny jak z obnovitelných, tak neobnovitelných zdrojů, a jejich degradace je založena na mnoha principech (bio, oxo, termo atd.). Podle výzkumu univerzity v Hannoveru jich existuje více než 300 typů.
CO JSOU BIOPLASTY
Při hodnocení bioplastů jsou navzájem směšovány dva základní faktory, které by však neměly být zaměňovány: složení (tedy, zda jde o plasty vyrobené z obnovitelných zdrojů) a způsob konečného nakládaní s odpadem (biodegradabilní a kompostovatelné plasty).
Biodegradabilní plasty nejsou vždy vyrobeny z obnovitelných zdrojů. I tradiční plasty vyrobené z ropy mohou být biodegradabilní. Mnoho bioplastů naopak obsahuje významný podíl ropných produktů, většinou okolo 50 % (například pytle) a v některých případech až 80 %.
V reakci na evropskou směrnici ES č. 94/62, o obalech a obalových odpadech, která požaduje plnění cílů recyklace a využití pro jednotlivé obalové materiály, jsou bioplasty většinou představovány jako materiály s menším dopadem na životní prostředí, než jsou tradiční plasty vyrobené na bázi ropy.
Biodegradabilita či složení plastu z obnovitelných zdrojů však nemusí automaticky znamenat, že jsou environmentálně výhodnější. Biologická degradace bez nastavení definovaných podmínek pro rozklad daných materiálů (teplota, vlhkost, výskyt potřebných mikroorganizmů, doba působení) je velmi pomalá a může trvat několik let. Naopak některé bioplasty jsou z hlediska chování v životním prostředí totožné s "normálními" plasty. Při propagaci biodegradabilních plastů pro spotřebitele je proto nutná velká obezřetnost.
KOMUNIKACE SE SPOTŘEBITELI
Bioplasty mohou být potenciálním rizikem pro nárůst odhazovaných odpadů na veřejných prostranstvích i ve volné přírodě díky přesvědčení spotřebitelů, že to, co je biodegradabilní, se po odhození rozloží a zmizí.
Spotřebitelé jsou mateni i dalšími značkami na obalech značících biodegradabilitu, jako jsou: vhodnost pro domácí kompostování, vhodné pro kompostování, rozložitelné atd. Výrobci vyzdvihují vlastnosti materiálů, ale zcela opomíjejí skutečné doporučení, zda a jak by měl být daný výrobek po ukončení své životnosti tříděn a jak by s ním mělo být nakládáno, když se stane odpadem, aby to mělo co nejmenší negativní dopad na životní prostředí.
S rostoucím podílem bioplastů na trhu je nutno komunikovat se spotřebiteli. Vysvětlit jim význam jednotlivých "bio značek", a také doporučit, jak a kde mohou dané bioplasty odkládat v rámci systému nakládání s odpady (třídit s jinými komoditami, třídit samostatně, nechat ve směsném odpadu), s ohledem na nejvhodnější technologie jejich zpracování.
DOPADY BIOPLASTŮ NA ODPADOVÉ HOSPODÁŘSTVÍ
Stále rostoucí požadavky na kvalitu výstupních produktů recyklace plastů zvyšují nároky na kvalitu dotřídění a zajištění druhové čistoty vstupujících druhotných surovin do procesu recyklace. Budou-li bioplasty odděleně sbírány spolu s jinou komoditou, tedy plasty, mohou nastat velké obtíže při jejich identifikaci na dotřiďovacích linkách. Výrobky z bioplastu mají obdobný vzhled a základní vlastnosti jako tradiční plasty, s běžnými plasty je však nelze recyklovat.
Jejich oddělení od tradičních plastů (PET, PP, PE, PS) a možná kontaminace materiálové recyklace jednotlivých plastů může výrazně zkomplikovat celý vybudovaný systém recyklace v Evropě. Příkladem může být recyklace PET, kdy už pouze 0,1 % PLA může výrazně ohrozit recyklaci PET, přičemž lahve z PET i z PLA mají obdobné vlastnosti a je problematické je oddělit na dotřiďovacích linkách.
Sběr bioplastu společně s bioodpadem za účelem kompostování je problematický, protože ne všechny bioplasty jsou kompostovatelné. V ČR se předpokládá zavedení povinnosti odděleného sběru rostlinných bioodpadů, kam však není možné bioplasty odkládat.
Jistou možností je domácí kompostování bioplastu (tj. sběr domácích bioodpadů do pytlíků z bioplastu). Lidé však musejí být srozuměni s tím, že budou takový kompost používat na svém pozemku, což se nedá vždy předpokládat.
Podmínkou případného samostatného sběru bioplastu je dostatečné množství a kvalita sbíraného odpadu a dostatečná infrastruktura pro zajištění jeho úpravy roztřídění a recyklace. Velkou komplikací z hlediska vybudování kapacit pro úpravu a zpracování bioplastu je jejich rozmanitost. Jak už bylo uvedeno, existuje v současnosti na 300 variant bioplastu s odlišnou skladbou materiálů, z nichž jsou vyrobeny, i způsobem degradace či rozpadu.
Nejčastějším řešením je ponechání bioplastu ve směsném komunálním odpadu, kde se jeho další osud neliší od běžných ne-bioplastů.
Shrneme-li to, nekoncepčnost nakládání s bioplasty jako s odpadem může ohrozit stávající systémy recyklace (především plastů), které jsou dlouhodobě rozvíjeny v jednotlivých zemích Evropy. Budou-li se bioplasty ve větší míře vyskytovat v recyklačních schématech (systémy sběru, úpravy a recyklace), bude nutné vyhodnotit a navrhnout systémy značení a doporučené způsoby nakládání s jednotlivými skupinami bioplastu tak, aby riziko kontaminace systému recyklace plastů bylo minimalizováno.
VÝZKUMNÝ PROJEKT
Možnosti kompostování biodegradabilních plastů, jejich dopad na technologie nakládání s bioodpady a dopady na rostliny pěstované ve vyrobených kompostech sleduje projekt, na němž spolupracuje EKO-KOM, a. s., Technologická agentura ČR, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., a Ústav experimentální botaniky AV ČR, v. v. i. Doba realizace projektu je plánována na období čtyř let.
Na začátku roku 2011 byl proveden průzkum trhu s cílem zmonitorovat, jaké druhy biodegradabilních obalů, odnosných tašek a pytlů na odpad se prodávají na území ČR.
Pro vlastní pokusy bylo vybráno osm druhů výrobků. Výběr se soustředil na plastové obaly a další výrobky, které patří do skupiny tzv. biodegradabilních plastů nebo oxodegradabilních plastů. Biodegradabilní plasty jsou vyráběny především ze zemědělských produktů. Jedná se o biodegradabilní polymery na bázi polysacharidu, polyamidy a polyhydroxyalkanoáty. Oxodegradabilní plasty jsou vyráběny z polyetylenu s přídavkem aditiva. Dalším typem jsou plasty s kombinací škrobových a ropných složek, jakou je třeba polykaprolakton (PCL) nebo polyaktické kyseliny (PLA).
Na pokusných plochách v areálu VURV pak byl sledován rozklad biodegradabilních /oxodegradabilních plastů v reálných přírodních podmínkách.
U zkoumaných 8 materiálech nebyly v průběhu více než roku nalezeny (s jednou vyjímkou) význačné změny, jak co do váhy, tak co do pevnosti plastů, a to v případě biodegradabilních i oxodegradabilních plastů. Zcela netknuté byly kelímky vyrobené z bioplastů, kde nebyla pozorována ani změna průzračnosti materiálu, která by svědčila o začínajícím povrchovém rozkladu.
Nebyl pozorován žádný rozdíl mezi chováním oxodegradabilních plastů za přístupu světla a bez něj. Degradace těchto materiálů zjevně není tak rychlá, jak se očekává. Tato zjištění jsou zcela v souladu s výsledky získanými v případě kompostovaní, kde k uspokojivému rozkladu nedošlo ani po době 4 měsíců a teplotě nad 40 °C.
POSTUP KOMPOSTOVÁNÍ
V laboratorních podmínkách hledali autoři optimální nastavení kompostovacího procesu vzorků bioplastů. Pro rozklad se uvádí jako optimální teplota v kompostu 60 °C. Této teploty se však při kompostování nepodařilo dosáhnout, maximální dosažená teplota byla kolem 45 °C po dobu několika dní, takže ani po čtyřech měsících nedošlo k rozkladu příslušných materiálů. Část materiálů byla sice narušena, lehce se proti původnímu stavu trhala, ale k celkovému rozkladu nedošlo.
Experiment byl uzavřen s tím, že hromady kompostu byly ponechány do jara 2012. Při jarní kontrole stavu kompostů bylo zjištěno, že proces rozpadu oproti podzimu 2011 výrazně nepokročil. Hromady kompostů pak byly překopány za účelem provzdušnění a znovunastartování rozkladných dějů. Analýza v polovině roku 2013 v podstatě potvrdila neuspokojivé výsledky z roku 2012.
V rámci dalšího výzkumu byly rovněž založeny komposty nové, tentokrát s jiným složením substrátu (například s větším podílem hnoje). Byly však použity stejné bioplasty.
Pro vylepšení aerobního procesu bylo provedeno míchání surovin v pásových hromadách. Promíchání bylo provedeno dvakrát. Přes podstatně lepší průběh kompostovacího procesu (teplota v řadě případů přesáhla přes 60 °C, ve všech případech přes 50 °C) po dobu přibližně 10 dnů i kvalitnější provzdušnění (vyšší obsah kyslíku), nedošlo za období téměř tří měsíců k úplnému rozpadu u žádného vybraného plastu. Největší stupeň rozpadu byl zaznamenán u vzorku Ekodomov-kompostovatelný pytel. Bylo proto rozhodnuto, že s tímto kompostem budou založeny polní pokusy pro sledování vlivu zbytkové hmoty na růst rostlin.
V návaznosti na kompostovací pokusy byla též připravena metodika sledování degradace bioplastů s využitím moderních analytických přístupů, které umožňují sledovat především uvolňování látek, které se v bioplastech používají jako aditiva (např. změkčovadla). Tato metodika byla aplikována na studované bioplasty a byl srovnáván fingerprint jednotlivých plastů před a po ukončení polních experimentů. Projekt bude pokračovat dalšími etapami. Průběžné výsledky však ukazují na význačné rozdíly mezi deklarovanými vlastnostmi výrobků, především jejich degradabilitu a jejich skutečnými vlastnostmi ověřovanými v rámci tohoto projektu.
RNDr. Mgr. Tomáš Vaněk, CSc.
Ústav experimentální botaniky AV ČR, v. v. i.
Mgr. Jan Lipavský, CSc. VURV, v. v. i.
RNDr. Martina Vrbová, PhD,
EKO-KOM, a. s.
Výzkum probíhá v rámci projektu Technologické Agentury ČR TA01020744.
ZÁKLADNÍ TYPY PLASTŮ
Vyrobené z obnovitelných zdrojů (bioplasty)
Patří sem např.: kyselina polymléčná (PLA), poly(β-hydroxybutyrát) (PHB), termoplastický škrob.
Mohou být biodegradabilní/kompostovatelné nebo nekompostovatelné a recyklovatelné (samostatně). Lze je použít v takřka všech aplikacích.
Vyrobené z fosilních materiálů
Patří mezi ně například poly-β-kaprolakton (PCL), poly(vinylalkohol) (PVA), poly(esteramidy) (PEA), poly(oxyetylen) (POE), alifatické polyestery na bázi diolů a dikarboxylových kyselin (Bionolle), aromaticko-alifatické kopolyestery (Ecoflex).
Plasty vyrobené z fosilních materiálů mohou být:
- kompostovatelné - do této kategorie patří například PBAT (polybutyrát)
- oxodegradabilní - rozpadají se na miniaturní kousky plastů, které dále nedegradují.
Směsné plasty
Kombinace výše uvedených plastů v různém poměru. Mohou být biodegradabilní/kompostovatelné nebo nekompostovatelné a recyklovatelné (samostatně).
Pouze 0,1 % PLA může výrazně ohrozit recyklaci PET, přičemž lahve z PET i z PLA je problematické oddělit na dotřiďovacích linkách.
Ukázky ne-rozkladu plastů v průběhu tří měsíců kompostování.
