Zpracování Textilních a Polymerních Odpadů Jakub Hrůza, Katedra netkaných textilií, Fakulta textilní, Technická Univerzita v Liberci

Co je vlastně odpad? 1) Právní definice: Odpadem je movitá věc, které se osoba zbavuje a která přísluší do skupin uvedených v zákoně; 2) Technologická definice: Odpadem je produkt, který nesplňuje požadované parametry; Dělení odpadu: 1)Podle původu: Průmyslový (obvykle dobře definovaný) Sběrový (obvykle nutno třídit podle kvality) 2)Podle nebezpečnosti (Vyhláška MŽP č. 381/2001 Sb., Zákon č.185/2001 Sb.) 3)Další způsoby

Historie odpadů: Počátek let Několik miliard tun vesmírného odpadu vzniklého při spalování hvězd vytvořilo objekt, později nazývaný Země. Tento proces nazýváme kosmickou recyklací. Prvohory let První životaschopný jednobuněčný organizmus vytvořil první biologický odpad. Lidé let Nebývale početná tlupa Cromagnonců vedená náčelníkem Uta–utatíkem shromáždila veškeré své odpadky do jediné jámy a vytvořila tak první smetiště. První civilizace let Vznikající neřízené skládky prvních civilizací se dnes staly bohatými archeologickými nalezišti. Střepy rozbitých nádob vhozené do starověkých septiků tak nabyly netušené ceny... Středověk Odpadky všeho druhu, hromadící se na ulicích a z nich vyplývající epidemie poprvé naznačily, že čím více bude odpadu, tím méně bude lidí. Dnes Moderní technologie umožňují nejen produkovat odpady v množství, které si lidé ani nedokáží představit, ale také je třídit, recyklovat a likvidovat.

Způsoby nakládání s odpadem – Kam s ním? 1.Zabránění vzniku Zlepšením technologie výroby zabránit vzniku průmyslových odpadů Výroba produktu, který lze snadněji recyklovat Snižováním své vlastní spotřeby - skromnost 2.Recyklace Materiálová recyklace (nejvýhodnější): Odpady jsou zpracovány do stejného, nebo odlišného typu výrobku. Surovinová recyklace: Odpady jsou zpracovány do formy energeticky využitelného plynu, nebo topných olejů. Energetická recyklace: Spalování 3.Uložení – skládkování Řízené skládky: Nákladné, nebezpečné, možno ale kombinovat se surovinovou recyklací Divoké skládky

Recyklace textilních a polymerních odpadů Způsoby recyklace: a)Materiálová recyklace Textilní (trhání, sekání…) Drcení, mletí Regranulace, aglomerace Depolymerace b) Surovinová Pyrolýza Zplynování Biotechnologické postupy c)Energetická Spalování

MATERIÁLOVÁ RECYKLACE (proměna odpadu v jiný výrobek) Je výhodná, neboť odpad zůstává surovinou a lze jej zpracovat téměř beze zbytku. a)Vratný odpad – je zpracován do stejného typu výrobku (např. ořezy) b)Nevratný odpad – je zpracován do výrobku odlišných fyzikálních, nebo chemických vlastností (např. vlákno – drť, granule, monomer…) Příprava vláken Vpichov ání Příčné kladení MykáníOřezání okrajů PET lahve Zvlákňo vání Regranu lace Sběr, třídění Příprava vláken

1. Textilní recyklace Zpracování vlákenných odpadů zpět do textilních výrobků, přičemž vstupem je buď sběrná surovina (nutno více třídit), nebo průmyslový odpad. Technologie zpracování: A. Klasifikace, třídění Třídí se podle materiálu (ba, PP…), barvy (světlé, tmavé), pevnosti, tvaru (trhanina, nitě, kusy látek…), čistoty apod…. B. Čištění Čistí se převážně mechanicky vyklepáváním nevlákenných částic. U sběrových textilií se někdy používá praní a bělení – stoupají však náklady.

C. Sekání Základní operace přípravy k recyklaci textilu - sekání kusového textilu, nebo nití. Rotační sekací stroj Charakteristika produktu: Délka 50 – 150 mm, šířka podle šířky stroje a rozměru odpadu, pravoúhlé uspořádání dvou strojů k dosažení rozměrů 50*50 – 150*150mm. D. Směsování Míchání podobných partií, změna vlastností výrobku.

E. Trhání Cílem je roztrhat nasekané kusy textilií na tzv. trhaninu – malé kousky textilií, které lze již dále zpracovávat jako vlákna. F. Lisování Cílem je zmenšit objem vlákenné suroviny pro levnější transport. G. Další textilní operace Příklady: Do přízí mykaných - oděvy; Do přízí typu „Dref „ - domácí textil, hadry, technický textil; Do NT fixovaných mechanicky (vpichované, proplétané) – izolace, nábytkářský průmysl; Do NT fixovaných teplem – automobilový průmysl.

Princip: Mechanické rozdrcení textilního odpadu do formy granulí, nebo prášku. Zejména nelze.-li sekat a trhat (koberce, pneumatiky, vlákenné kompozity…) Aplikace: Například přídavek do stavebních hmot a do silnic, který zlepšuje mechanické vlastnosti. 2. Netextilní mechanická recyklace – drcení, mletí.

3. Aglomerace, regranulace = drcení + tavení Princip: Materiál je rozdrcen filtrován a přetaven do formy granulí, které lze znovu použít pro výrobu vláken. Charakteristika odpadu: Tavitelný (PP, PET, PE, PA), čistý (spun-bond, melt-blown). Nemusí jít jen o vlákenný odpad. Výhodou je možnost zpracování i nevlákenného odpadu, nevýhodou nutnost jeho čistoty a nižší kvalita recyklovaných granulí z důvodu tepelné degradace polymeru. Typickou aplikací je výroba vláken z použitých PET lahví.

4. Depolymerace Principem je rozložení polymerního odpadu na základní polymerní jednotky – monomery. Získaný monomer lze použít pro výrobu nového polymeru. Monomer je skupina molekul, které se opakovaně řadí za sebe a vytváří polymerní řetězec. Tento proces se nazývá polymerace. Výhodou je možnost zpracování znečištěného a částečně degradovaného polymerního odpadu a vysoká kvalita nového polymeru (srovnatelná s původním polymerem viz. Tab.1). Nevýhodou je komplikovaný a drahý proces. ParametrPrvotníZ glykolýzyOdchylka Pevnost (cN/dtex) 3,4 3,3 +-0,2 Prodloužení (%) 40,5 40,6 +-2 Tab. 1: Příklad porovnání vlastností původního a recyklovaného vlákna DAKRON.

SUROVINOVÁ RECYKLACE Principem je rozklad polymeru na jednoduché molekuly a organické sloučeniny (viz. Tab. 2). TechnologiePopisProdukt Zplyněnítopný plyn (vodík, methan); PyrolýzaPůsobení tepla bez přístupu kyslíku plynné produkty, topný olej; Biotechnologické postupy Působení bakterií za přítomnosti i bez přítomnosti kyslíku. Bioplyn (především metan) Obvykle se tento typ recyklace spojuje s recyklací energetickou, kde jsou plynné a kapalné produkty spalovány.

Principem je využití spalného tepla odpadu. Výhodou je možnost zpracování jakéhokoliv polymerního odpadu a vysoké spalné teplo polymerů. Nevýhodou je problém s emisemi do vzduchu (následně do vody) a nezanedbatelné množství tuhého dále nezpracovatelného odpadu, který je nutné skládkovat. V současné době se nejvíce hovoří o emisích CO 2 (skleníkový efekt) a dioxinů. PE PP PAN PU PA PVC Pryž Dřevo Hnědé uhlí Černé uhlí Tab. 3: Přibližné hodnoty specifického tepla vybraných látek (kJ/ kg) ENERGETICKÁ RECYKLACE

Úprava odpadu (drcení) Konverze (450ºC, omezení přístupu kyslíku) Zpracování zbytkových látek (třídění kovů, sklo, keramika) Spálení plynu z konverze (1300ºC, přebytek vzduchu) Čištění spalin (filtry, pračky, DENOx- katalyzátory (dioxiny, furany) Výroba energie (pára 450ºC, 4 Mpa, turbína) Technologie spalování

SKLÁDKOVÁNÍ Řízené komunální skládky: Nutno zabezpečit geologickou a hydrologickou stabilitu skládky. Nutno zamezit únikům kapalných výluhů – dno skládky Nutno umožnit odvod skládkového plynu (metan…). Je vhodné podporovat rozkladný proces bakterií a vzniklý skládkový plyn jímat a dále zpracovat (palivo). Principem je uložení odpadu tak, aby buď došlo k postupnému rozkladu přírodními procesy, nebo k změně možnosti jeho zpracování. Skládky se liší podle typu a nebezpečnosti uloženého odpadu.

Bez vlivu člověka, je příroda perfektním naprosto uzavřeným recyklačním systémem. Příklad: listnaté stromy v Evropě Horrocks, A., R.: Recycling Textile and Plastic Waste, Woodhead Publishing Limited, 1996, ISBN (str. 161 Waste-the politics and philosopies, Hazel, B.,G.)