Témata
Zdroj: SAPEA Brusel

Biodegradabilní plasty budí pozornost Evropské komise

Plasty se staly obětí vlastního úspěchu. V poslední době jsou předmětem kritiky širší veřejnosti i médií a zasahují i do politických debat. Pozornost se upíná k plastům biodegradabilním. Studie zpracovaná bruselskou organizací SAPEA se zabývá jejich funkcí v přírodním prostředí. Svoje hodnocení opírá o publikovaná vědecká fakta.

Prof. Josef Steidl

je emeritním profesorem ČVUT v Praze. Jeho oborovým zaměřením jsou materiálové vědy a inženýrství se specializací na plasty a kompozity. Je členem Inženýrské akademie ČR, kde zastává funkci předsedy sekce Materiálové inženýrství a technologie.

SAPEA (Science Advice for Policy by European Academies) je součástí vědeckého poradního mechanismu Evropské komise SAM (Scientific Advice Mechanism). Provádí nezávislé poradenství a vědecké expertizy sloužící pro rozhodovací procesy v Evropské komisi. SAPEA zastřešuje a koordinuje síť evropských akademií, jejíž součástí je Evropská rada pro aplikované vědy a inženýrství Euro-CASE (European Council of Applied Sciences and Engineering). Členem Euro-CASE je i Inženýrská akademie ČR. Studie o biodegradabilních (biologicky rozložitelných) plastech byla na konci roku 2020 publikována konsorciem SAPEA jako jeden z výstupů širšího programu SAM, zaměřeného na vědecké poradenství pro politiku Evropských akademií. Před oficiálním vydáním byla publikace zaslána ke konečným připomínkám rovněž Inženýrské akademii ČR.

Motivace ke studii

Projekt o biodegradabilitě plastů byl iniciován komisaři Evropské unie pro životní prostředí a pro vědu a výzkum. I když biodegradabilní plasty tvoří prozatím jen malý podíl z celosvětové výroby plastů (řádově desetiny %), začínají hrát důležitou roli v programu likvidace plastových odpadů vyskytujících se ve volné přírodě. Efektivita účinku biodegradabilních plastů závisí nejen na jejich struktuře, ale zejména na kinetice biologického rozkladu, závislé rovněž na teplotě a lokálním charakteru prostředí, v němž se plastové odpady nacházejí. V úvahu je nutné brát i vybalancování provozní životnosti a inkubační doby rozkladu plastu. Důležitým faktorem je proces rozpadu makroplastů na mikroplasty, jak dokládá publikace „A Scientific Perspective on Microplastics in Nature and Society“, SAPEA, Brusel 2019. Mnohé plasty, které jsou označované jako biodegradabilní a doporučované pro určité aplikace, nejsou důsledně zkoušeny na biodegradabilitu, a to dokonce ani v prostředí, pro něž jsou určeny. Chybějí odpovídající normy, specifikace, certifikační postupy. Nesprávná označení materiálů mohou být zavádějící a vést k chybnému přístupu k jejich použití.

Kategorizace plastů z hlediska biodegradability. (Zdroj: SAPEA Brusel)

Cíle studie

Předmětem studie SAPEA bylo zpracování vědecky podloženého názoru na funkci biodegradabilních plastů ve volné přírodě. Jejím hlavním cílem bylo připravit pro Evropskou komisi hodnověrné argumenty, které mohou sloužit k tvorbě politiky pro efektivní využití managementu biodegradabilních plastů, a to v souladu s principy oběhového hospodářství. Budoucí opatření mají zajistit, aby se biodegradabilní plasty staly součástí odpadové hierarchie, aniž by byly považovány pouze za samostatnou alternativu. Jako podklad k nim sloužilo zodpovězení tří základních otázek:

1. Jak mohou být definovány biodegradabilní plasty a s jejich funkcí související jevy a pojmy?

2. Jaké aplikace mohou být doporučeny ve srovnání se současnými komerčními plasty?

3. Jaké vlastnosti biodegradabilních plastů hrají roli při jejich výskytu ve volné přírodě?

Odborné a organizační zabezpečení studie

Organizace SAPEA vytvořila jedenáctičlennou interdisciplinární pracovní skupinu, složenou z vybraných odborníků z několika evropských zemí. Členové pracovní skupiny reprezentovali širokou škálu disciplín požadovaných pro vytvoření komplexního pohledu na roli biodegradabilních plastů v udržitelném budoucím vývoji přírodního prostředí. Zastoupené obory zahrnovaly materiálové vědy, chemii, mikrobiologii, životní prostředí, management, sociální vědy, ekonomii, a dokonce i psychologii. Na tvorbě obsáhlé studie (230 stran) se podílela více než šedesátičlenná skupina pracovníků. Patří k nim samotná organizace SAPEA jako nositel studijního projektu, dále koordinační skupina SAM, zástupci Evropské komise (SAM Unit a DG Environment), přizvaní účastníci expertního workshopu v Bruselu, zástupci univerzit z Evropy i z Kanady a rovněž i tým posuzovatelů. Po stránce vědecké, názorové i organizační tak byla studie zabezpečena na mimořádně vysoké úrovni.

Předmětem studie SAPEA bylo zpracování vědecky podloženého názoru na funkci biodegradabilních plastů ve volné přírodě.

Výsledky studie

Studie definovala rámec podmínek, za jakých se biodegradabilní plasty mohou stát součástí životního cyklu plastových výrobků a jak mohou ovlivňovat přírodní prostředí. Bylo shromážděno velké množství vědecké a odborné literatury, studie obsahuje okolo 500 literárních odkazů.

Komplexně zpracovaná závěrečná zpráva má následující části:

  • obecné informace a definice sloužící veřejnosti k pochopení procesu biodegradace plastů v přírodním prostředí;
  • v  další kapitole se studie zabývá specifickými aplikacemi biodegradabilních plastů s ohledem na jejich funkci v přírodním prostředí;
  • popis problematiky zkoušení, normalizační činnosti a certifikačních postupů;
  • analýza rizik a dopadů použití biodegradabilních plastů v přírodním prostředí a  průběhu degradačních procesů v odlišných přírodních podmínkách;
  • nakonec jsou řešeny sociální aspekty vnímání biodegradabilních plastů, podpora jejich vhodných aplikací, managementu a začlenění do systému odpadového hospodářství.

Materiálové zaměření

Po materiálové stránce se studie zaměřila na nejvýznamnější biodegradabilní polymery s výhledem na jejich možné praktické uplatnění. Jde zejména o polymery na bázi polyesterů, jako jsou polybutylenadipáttereftalát (PBAT), polybutylen sukcinát (PBS), polybutylen sukcinát adipát (PBSA), polyhydroxyalkanoát (PHA), polyhydroxybutyrát (PHB), dále polykaprolakton (PCL) a kyselina polymléčná (PLA). Z uvedených polymerů je nejznámější kyselina polymléčná. Polymer je vhodný pro zpracování konvenčními plastikářskými technologiemi a svými vlastnostmi dobře vyhovuje požadavkům na 3D tisk. Jeho mechanické vlastnosti jsou srovnatelné s konvenčními plasty.

Pro zajímavost – historie PLA sahá do roku 1920, kdy ji objevil Američan W.H. Carothers, pracovně úzce spjatý s firmou DuPont. V roce 1932 tento vědec přivedl na svět syntetický kaučuk polychloropren (obchodní název Neopren) a v roce 1935 polyamid 6,6 (obchodní název Nylon). Až v roce 1989 jiný Američan, Patrick Gruber, vynalezl technologický proces výroby PLA, založený na využití obnovitelného zdroje (kukuřice).

Studie SAPEA je zaměřena na problematiku biodegradabilních plastů bez ohledu na to, zda jsou vyrobeny z biologických nebo fosilních zdrojů. Soustřeďuje se výhradně na působení biodegradabilních plastů ve vnějším přírodním prostředí, nezabývá se cíleně řízenými odpadovými systémy, jako jsou např. komposty.

Obálka publikace SAPEA o biodegradabilitě plastů. (Zdroj: SAPEA Brusel)

Plasty a lidstvo

Dlouhodobá stabilita struktury a vlastností plastů vede ke kumulaci znečištění plastovými odpady v otevřeném přírodním prostředí. Veřejnost a mediální zdroje situaci pojímají v poslední době jako velmi znepokojivou a pouhý pojem „plast“ u nich vyvolává nepříznivé reakce.

Přístup lidstva k plastům je značně kontroverzní. V globálním měřítku lidstvo s povděkem využívá výhodných vlastností plastových výrobků, protože mu z řady důvodů zpříjemňují život. Naproti tomu lidstvo svým nešetrným chováním viditelně znečišťuje přírodní prostředí plastovými odpady, což ale samo odmítá a proti plastům bojuje.

Zásadní otázkou je, jaké okruhy aplikací biodegradabilních plastů mohou být považovány za prokazatelně prospěšné přírodnímu prostředí. Zaznívající kritika plastů je zaměřena zejména na výrobky jednorázového nebo krátkodobého použití. Naproti tomu je nutné je odlišovat od těch plastových výrobků, které pomáhají lidstvu rozvíjet a inovovat technické obory. Ty se do přírodního prostředí dostávají jen v zanedbatelné míře.

Teoreticky vzato, za předpokladu zodpovědného chování lidstva, dokonalého sběru a třídění plastových odpadů a maximálního využívání recyklačních technologií by pro udržitelnost čistoty přírodního prostředí nebylo biodegradabilních plastů zapotřebí. Pro blízkou budoucnost jsou však řešením, jak znečištění přírody alespoň omezovat. Studie SAPEA o biodegradabilních plastech je svým obsahem, závěry a doporučeními odůvodněnou politickou výzvou k boji proti globálnímu znečišťování přírodního prostředí.

Související články
MM Podcast: Každé vítězství má svůj příběh

Olga Girstlová byla v 90. letech nepřehlédnutelnou součástí vznikajícího podnikatelského prostředí tehdejšího Československa. Společně se svým otcem a manželem založili v květnu 1990 společnost GiTy. Vsadili na komoditu s obrovským potenciálem technologického růstu. Po 15 letech manželé Girstlovi však dospěli k rozhodnutí společnost prodat a dále se věnovat jiným komoditám, jako například ekologickému stavitelství. 

CIMT 2021 plně prezenční

Zatímco je celý svět paralyzovaný restrikcemi proti šíření koronaviru covid-19, v Pekingu byl dnes zahájený veletrh obráběcích a tvářecích strojů China International Machine Tool Show CIMT 2021 v plné prezenční formě a téměř shodného rozsahu, jako ročníky předešlé. Ve stejný den a po celý týden, jako Hannover Messe Digital Edition – průmyslový veletrh v plně digitální platformě.

Hannover Messe 2021

Inovace, vytváření sítí a sdílení zkušeností ve věku průmyslové transformace – to jsou klíčová motta, která představují letošní ročník digitálního Hannover Messe, na kterém více než 1 800 vystavovatelů představí svá řešení pro výrobu a energetické systémy budoucnosti. Od umělé inteligence po robotiku, od ochrany klimatu po vodík. Nejdůležitější světový průmyslový veletrh plní svoji roli jako inovační a síťová platforma a vytváří uprostřed koronové pandemie globální platformu pro výměnu zkušeností v době průmyslové transformace.

Související články
MM Podcast: Glosa - God Save the Queen

V naivní představě ekonomického perpetuum mobile zaměstnáváme v poměru k reálné ekonomice nejvyšší počet lidí ve státní a veřejné správě v rámci nejrozvinutějších zemí OECD. Rakovinotvorný rozbujelý a nevýkonný úřednický aparát, vědomě bojkotující vznik e-státu, dokonale paralyzuje správu věcí veřejných. A jeho solidarita s aktuálně zdecimovaným privátním sektorem? Home office na 100 % mzdy, její valorizace, statisícové odměny na MF za ušetřené miliardy (…). 

Související články
V hlavní roli strojař

Fakulta strojní VŠB-TUO se pro letošní rok v rámci náborové kampaně vrací k úspěšné sérii V hlavní roli strojař. Kampaň komunikuje myšlenku, že strojaři jsou hvězdy hrající hlavní roli v moderním světě. Jejím cílem je zlepšit vnímání oboru strojírenství, posílit brand fakulty, a samozřejmě také nalákat uchazeče ke studiu strojařiny.

Chytrá kombinace systémů

Vývoj obráběcích technologií v minulém století nabral na obrátkách. Dnes jsme tuto technologii dotáhli téměř k dokonalosti – jsme schopni vyrobit předměty libovolných tvarů v přesnostech na tisíciny milimetru. Dalo by se říct, že pro zlepšení zde už příliš prostoru nezbývá, přesto nás přední výrobci obráběcích strojů a nástrojů pravidelně přesvědčují o opaku. Progresivní a inovativní přístup společnosti Ceratizit je toho jen dalším důkazem. Nedávno na trh uvedla přesnou vyvrtávací hlavu Komflex z produktové řady Komet, která umožňuje automatickou korekci průměru v případě vyvrtávání přesných otvorů. Jak to nástroj dokáže, upřesňuje v následujícím rozhovoru technický ředitel společnosti Ceratizit Česká republika Ing. Jan Gryč.

MSV ve znamení materiálů i technologií

Všichni, kdo máme něco společného se strojírenstvím, pevně věříme, že se v letošním roce opět otevřou brány brněnského výstaviště pro Mekku strojařů z celého světa – Mezinárodní strojírenský veletrh. Na MSV se letos, mimo lidi z dalších oborů, setkají i výrobci plastů a též špičkových zařízení pro plastikářskou výrobu. Na naše otázky odpovídají Pavel Tuláček, jednatel společnosti Gorilla Machines, a David Svoboda, jednatel Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery Česko.

Aditivně s nadzvukovou rychlostí

Společnost Hermle je známá především pro svá přesná pětiosá obráběcí centra a nadstandardní servis. Už málokdo ví, že vyvinula také stroj pro aditivní výrobu kovových dílů. Přestože je i tato technologie založena na postupném vrstvení kovového prášku na součást, nedochází zde ke spékání prášku laserovým paprskem, ale kovový prášek je tryskou doslova nastřelován na díl nadzvukovou rychlostí. Na detaily jsme se zeptali technického zástupce společnosti Hermle Pavla Němečka.

Názorové fórum odborníků

Respondenty jsme požádali o jejich názor na podobu budoucích technologií. Současná situace přinesla mnoho omezení, mezi jinými postihla také dodavatelské řetězce, znemožnila včasné dodávky do výrobních podniků a přinesla vyšší nároky na bezpečnost zaměstnanců. Jaké nové technologie podle vás mají v současné situaci největší potenciál se prosadit?

Svařování mědi pomocí vláknového laseru

Rychlý rozvoj v oblasti elektromobility vede ke zvýšení poptávky po svařování mědi. To, co ji činí pro danou aplikaci ideální (tj. vysoká elektrická a tepelná vodivost), ji zároveň činí obtížně svařitelnou konvenčními vláknovými lasery. Díky vyšší efektivitě, zhruba dvojnásobné, někteří výrobci zkoušejí používat zelené pevnolátkové lasery. Výsledkem je stabilnější a méně citlivý proces, než jaký byl možný u standardních vláknových laserů.

Procesně stabilní zpracování recyklátů

Do roku 2025 si Evropská unie klade za cíl ročně více než zdvojnásobit používání recyklátů při výrobě plastových výrobků [1, 2]. K dosažení tohoto cíle jsou kromě závazku firem působících na trhu a vyšší kapacity při zpracování plastového odpadu zapotřebí především nové technologie zpracování. Recykláty je nutné používat v daleko větší míře a v ještě vyšších poměrech. S novými procesy vstřikování na jedné straně a inteligentní podporou na straně druhé sleduje výrobce vstřikovacích strojů Engel různé a často velmi slibné přístupy. Výroba boxů a kontejnerů ukazuje na velký potenciál.

Uplatnění kovového 3D tisku

Společnost Misan z Lysé nad Labem se aditivními technologiemi kovových dílů zabývá a tato zařízení v České republice distribuuje už osm let. Dalo by se říct, že je jedním z průkopníků s těmito technologiemi na českém trhu. Z toho pochopitelně vyplývají také její bohaté zkušenosti s touto relativně mladou výrobní disciplínou. Na otázky, kde tyto technologie nacházejí uplatnění a v jakých oblastech mohou vyniknout, jsme se ptali aplikačního inženýra pro kovové aditivní technologie Jana Hudce.

Aditivní výroba velkých dílů

Porto patří k největší průmyslové oblasti Portugalska. Od roku 1956 zde sídlí přední světový výrobce strojů technologie tváření – společnost Adira.

Fórum výrobních průmyslníků

Jaké zásadní problémy vám současná doba přináší do chodu firmy, jak se je snažíte řešit a s jakým výsledkem?

Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členy naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit