Ravnanje z biorazgradljivimi polimeri po koncu uporabe

Povečanje uporabe biorazgradljive plastike je kompleksen izziv, saj trenutne vrednostne verige plastike niso dobro opremljene za ravnanje z njo. Ker je večina biorazgradljivih polimerov na trgu biorazgradljivih samo pod pogoji industrijskega kompostiranja, je problem tudi ravnanje z odpadki, saj je obratov za industrijsko kompostiranje malo. Možnost razvoja biorazgradljivega polimera, ki bi se lahko hitro razgradil v vseh okoljih in pogojih je zelo majhna, saj se želene mehanske lastnosti za različne izdelke zelo razlikujejo med sabo in so velikokrat v nasprotju s potrebo po biorazgradljivosti. Dobro bi bilo tudi, da jih lahko recikliramo in ponovno uporabimo. Problematično je tudi odlaganje biorazgradljive plastike v zabojnike za embalažo, torej skupaj s konvencionalnimi plastičnimi materiali, saj če ju zmeljejo skupaj, lahko to vpliva na lastnosti konvencionalnih polimerov.

Moderni centri za ravnanje z odpadki za ločevanje biorazgradljivih in konvencionalnih polimerov uporabljajo NIR (bližnje infrardeče) analizatorje.

Oznake za biorazgradljivo embalažo bi lahko vodile h nepravilnemu odlaganju, saj bi potrošniki lahko precenili hitrost razgradnje. Večina potrošnikov ni seznanjena s tem, da je biorazgradljivost polimerov omejena na obrate za

Ana Kristina Klančič, Razvoj novih biorazgradljivih polimerov iz obnovljivih virov

14

industrijsko kompostiranje oziroma traja veliko časa. Zato je treba razviti materiale, ki so združljivi s potrebami trga. [1, 4, 11]

Biorazgradljive polimere lahko po koncu uporabe spet uporabimo, mehansko recikliramo, kompostiramo (aerobna razgradnja), organsko recikliramo (anaerobna razgradnja) ali uporabimo za energijo (slika 6). Ravnanje z biorazgradljivimi polimeri po uporabi je odvisno od vrste produkta, materiala in dostopnosti obratov za recikliranje. [17]

Slika 3: Hierarhija Evropske unije za ravnanje z odpadki po koncu uporabe.

Prednost imajo zmanjšanje odpadkov in njihova ponovna uporaba. [11]

Biorazgradnja pri organskem recikliranju (anaerobni razgradnji) se imenuje biometanizacija. Pri biometanizaciji nastanejo CO², H²O, biomasa in CH⁴ (bioplin). Energetsko najučinkovitejša je kombinacija anaerobne razgradnje in industrijskega kompostiranja. [18]

3.4.1 Recikliranje

Recikliranje pomeni vrnitev odpadka, ki je nastal pri proizvodnji ali pri uporabi izdelka, v gospodarski cikel. To lahko storimo s ponovno uporabo izdelka ali z uporabo v proizvodnji novega izdelka. Glavni izziv pri recikliranju je ločevanje različnih vrst biorazgradljivih polimerov po vrsti materiala. Konvencionalne polimere in njihove biorazgradljive alternative lahko recikliramo skupaj, če je že vzpostavljen proces recikliranja za konvencionalni polimer. [11] Za biorazgradljive polimere, ki nimajo konvencionalnih alternativ, večinoma še ne obstajajo procesi za recikliranje. Ti se bodo najverjetneje razvili, ko se bosta povpraševanje in prodaja dovolj povečala. Za PLA obstaja tehnologija za recikliranje čistih ostankov pri proizvodnji. [19]

Ana Kristina Klančič, Razvoj novih biorazgradljivih polimerov iz obnovljivih virov

15 Mehansko recikliranje

Mehansko recikliranje je proces, pri katerem ponovno pridobimo polimere s pomočjo mehanskih procesov, kot so pranje, mletje, ločevanje, sušenje, regranulacija in mešanje. Pri tem dobimo reciklate, ki jih lahko uporabimo za izdelavo polimernih izdelkov. Polimere ločimo po vrsti materiala, zmeljemo, operemo, flotacijsko separiramo in posušimo. Koščke polimerov uporabimo za izdelavo novih polimerov ali jih oblikujemo v granule. Za ločevanje uporabljamo različne tehnike, kot so NIR in rentgenski žarki. Po pranju in mletju material stalimo in regranuliramo. Reciklat lahko obdelamo s katero koli tehniko za oblikovanje polimerov. Ker med taljenjem in obdelavo uporabljamo velike sile in visoke temperature, lahko pride do termične in mehanske razgradnje, kar lahko vpliva na dolžino polimernih verig in razporeditev atomov. Zato lahko material po recikliranju nima dovolj dobrih mehanskih in termičnih lastnostih za nadaljnjo obdelavo. Mehansko recikliranje je za zdaj najbolj uporabljana metoda recikliranja izdelkov po uporabi v Evropi. [20]

3.4.2 Kompostiranje

Industrijsko kompostiranje

Industrijsko kompostiranje je nadzorovan proces, ki poteka v dveh stopnjah. Na prvi stopnji mikroorganizmi rastejo na organskih odpadkih in jih razgrajujejo v CO2

in H2O ter jih uporabljajo za vir energije in hranilnih snovi. Del energije se sprosti v okolje kot toplota. Organski odpadki so med kompostiranjem zbrani na kupu, zato temperatura v kupu narašča, dokler ne doseže od 50 °C do 60 °C. Vsaj en teden mora biti temperatura višja od 60 °C, da se odstranijo patogeni mikroorganizmi. Z višanjem temperature se mikrobna populacija v kupu spremeni, saj mikrobi, ki so navajeni na nižje temperature, niso več aktivni in jih zamenjajo mikrobi, ki so navajeni na višje temperature. Na drugi stopnji se biorazgradnja upočasni in kompost dozori pri nižjih temperaturah, okrog 40 °C.

[3, 2, 21]

V obratih za industrijsko kompostiranje se izdelki iz biorazgradljivih polimerov biorazgradijo v 6−12 tednih. Hitrost biorazgradnje je odvisna od temperature ter števila in vrste mikrobov. V raziskavi Wageningenske univerze na Nizozemskem [22], ki sta jo vodila Maarten van der Zee in Karin Molenveld, so ugotovili, da se nekateri kompostabilni polimeri, kot je rastlinski lonec iz PLA, biorazgradijo v obratu za industrijsko kompostiranje že po 11 dneh, kar je hitreje kot olupek pomaranče in banane, ki sta bila uporabljena za referenco. Čajna vrečka iz PLA se je biorazgradila v 22 dneh. Po 22 dneh PLA ni bil več viden (slika 7). [3, 21, 22]

Ana Kristina Klančič, Razvoj novih biorazgradljivih polimerov iz obnovljivih virov

16

Slika 4: Čajna vrečka pred in po 22 dneh kompostiranja v obratu za industrijsko kompostiranje. [22]

Domače kompostiranje

Domače kompostiranje je aerobna biorazgradnja manjših količin organskih odpadkov in poteka pri nižjih temperaturah kot industrijsko kompostiranje (od 0

°C do 45 °C). Domače kompostiranje poteka tako, da postopoma dodajamo organsko snov, ki se naravno razgradi in tvori kompost. Popolna stabilizacija pogojev in tvorba komposta lahko trajata od štirih mesecev do dveh let. Čas tvorbe je odvisen od temperature in obračanja komposta. Hladnejše ko je podnebje in manj kot kompost obračamo, več časa bo potrebnega za tvorbo komposta. [23]

Domače kompostiranje, če ga izvajamo pravilno, ima več pozitivnih učinkov.

Stroški za ravnanje z odpadki in pridobivanje komposta, ki ga uporabimo za domače namene, so predvsem nižji. Nepravilno kompostiranje lahko vodi do nastajanja toplogrednih plinov. Domače kompostiranje lahko uporabljamo samo kot dopolnilo industrijskemu, saj se vsi izdelki iz biorazgradljivih polimerov pri domačega kompostiranja ne biorazgradijo. Pogoje za biorazgradljive materiale za domače kompostiranje bi bilo tudi težko standardizirati, saj niso nadzorovani.

[24]

3.4.3 Pridobivanje energije

Pridobivanje energije iz odpadkov je pretvorba odpadkov v toploto, elektriko ali gorivo z različnimi procesi kot so sežig, uplinjanje, piroliza, anaerobna razgradnja in pridobivanje odlagališčnega plina. Najobičajnejši način termične obdelave je sežig, manj običajni so napredni načini termične obdelave, na primer uplinjanje in piroliza. S sežigom pridobimo energijo in zmanjšamo količino trdnega materiala, ki ga odložimo na smetišče. V obratih za pridobivanje energije iz odpadkov pridobivamo elektriko, paro in toploto. Odpadki se lahko uporabljajo

Ana Kristina Klančič, Razvoj novih biorazgradljivih polimerov iz obnovljivih virov

17

tudi kot gorivo v nekaterih industrijskih procesih. Pepel, ki ostane, se uporablja za material pri gradnji cest. Energijska vrednost biorazgradljivih polimerov je lahko podobna ali enaka energijski vsebnosti konvencionalnih polimerov, ker je odvisna od kemijske strukture. Pri sežigu polimerov iz obnovljivih virov ne nastane dodatna količina CO², kot pri sežigu fosilnih goriv, saj se pri tem sprosti enaka količina CO², kot ga rastline, iz katerih so bili narejeni, vzamejo iz zraka.

[18, 25]