Jaké odpadní materiály vznikají při výrobě plastů?

---

Na jednoduchou otázku, jaké nebezpečné odpady vznikají při výrobě plastů, neumím dát jednoduchou odpověď. Záleží to na druhu polymeru, na výrobní technologii, i na pověstném lidském faktoru. Omezím se tedy na několik nejběžnějších polymerů - polyethylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (PS) - a přiberu k nim ty, které se vyrábí z významně toxických výchozích látek, monomerů jako vinylchlorid, 1,3-butadien a akrylonitril.

Při polymeraci, což je podstata výrobního procesu plastů, dochází ke vzniku velkých polymerních molekul, které jsou prakticky netoxické. V ideálním případě by tedy byla výroba polymerů „bezodpadová“, avšak skutečnost nebývá ideální. Během transportu, manipulace a vlastní výroby se mohou do okolí dostávat menší množství monomerů. Jako odstrašující případ mohu uvést vysoké úniky karcinogenního vinylchloridu do vzduchu v 70. letech minulého století v Novákách. Tehdy tam „zlepšovatelé“ zjistili, že výrobní proces polymerace běží nejlépe, když se reaktor důkladně propláchne vinylchloridem. Periodicky pak výrobní zařízení proplachovali a do ovzduší tak unikly tuny vinylchloridu. Na štěstí, od té doby se situace zlepšila a u nás si již žádný výrobce nemůže dovolit podobné „zlepšováky“.

Větší úniky monomerů přicházejí do úvahy jen při průmyslových nehodách. Kromě monomeru je k výrobě polymeru ještě nutně třeba vhodného iniciátoru nebo katalyzátoru. Při radikálových polymeracích, které jsou nejběžnější, (výroba PE, PVC, PS) se jako iniciátory používají organické peroxidy, např. dibenzoylperoxid. Tyto látky se zabudovávají do řetězce polymeru a tím zneškodňují. Jako vedlejší produkt se ze zmíněného dibenzoylperoxidu může dostat do odpadu kyselina benzoová. Kromě radikálové polymerace se často používá i iontová polymerace. Klasickým příkladem dodnes využívaných iontových katalyzátorů je Ziegler-Nattův katalyzátor, směs chloridu titaničitého a chloridu hlinitého. Jejich zbytky lze snadno rozložit vodou a zneutralizovat. Bez neutralizace mohou způsobit okyselení odpadních vod nebezpečné pro vodní organismy.

Pokládáme-li za výrobu plastů pouze vlastní polymeraci, nepřináší tyto procesy zásadní problémy s odpadem, aspoň je-li použita vhodná technologie, zabráněno únikům monomerů, a zneškodněny zbytky katalyzátorů a iniciátorů. Některé monomery jsou vysoce toxické, zejména akrylonitril, jiné jsou karcinogenní (vinylchlorid je prokázaným lidským karcinogenem, 1,3-butadien, akrylonitril a v menší míře styren jsou podezřelými lidskými karcinogeny) a konečně téměř všechny jsou vysoce hořlavé a ve směsi se vzduchem tvoří výbušné směsi. V případě havárií pak hrozí riziko exloze, požáru a konečně i otrav. Bezpečnost provozu je pak pochopitelně závislá na schopnosti haváriím předcházet.

Horší to je, zahrneme-li do výroby plastů i zpracování polymerů. Musíme pak brát do úvahy i širokou paletu aditiv, z nichž některé jsou výrazně toxické. Asi nejznámějšími jsou plastifikátory PVC, dibutyl-ftalát a di(2-ethylhexyl)-ftalát. Nejsou to sice látky příliš toxické, pokud jde o účinné dávky, avšak znepokojují svým rozšířením a možnými dlouhodobými účinky (ty jsou ovšem dosud předmětem sporů i mezi odborníky). Méně známé jsou stabilizátory PVC na bási barnatých, zinečnatých, kademnatých solí mastných kyseliny, a organociničitých sloučenin. Barium a kadmium ve formě kationtů jsou vysoce toxické, kadmium navíc i karcinogenní. To byl přinejmenším jeden z důvodů, proč se kademnaté sloučeniny pro tento účel již nepoužívají. Jako antioxidanty používané ke stabilizaci některých výrobků z plastů, se používají aminy, fenolické látky, fosfity a thioestery. Používá se i řada mazadel. Jsou to vosky, amidy mastných kyselin, jejich soli, polysiloxany.

Za odpad je třeba považovat i neupotřebitelné frakce ataktických polymerů, zejména PP, které sice nejsou nebezpečné, jen vytvářejí problém, kam s ním. Výrobci jsou ovšem ekonomicky tlačeni minimalizovat podíl těchto odpadních polymerů.

Významný odpadový problém představují však samotné jinak převážně užitečné a neškodné polymery, když jsou po použití odhozeny. Je to dáno ne jejich zavrženíhodnými vlastnostmi, ale ohromnou spotřebou. Hlavní problém je v kvantitě. Jisté řešení se rýsuje v podobě biologicky odbouratelných plastů. Jsou to polyestery poly(3-hydroxybutyrát) a poly(3-hydroxyvalerát), které jsou pro určité mikroorganismy zásobní látkou, podobně jako pro nás škrob a glykogen, takže tyto mikroorganismy jsou schopny je dokonale rozložit až na oxid uhličitý a vodu. Biodegradabilní polymery jsou samozřejmě dražší, než třeba PE nebo PP. Možná by však nebylo na škodu, kdyby obalové materiály byly dražší. Možná by pak lidé výrobci, prodejci i lidé konzumenti začali obaly více šetřit.

Doc. Ing. Igor Linhart, CSc.
Autor je organický chemik a toxikolog.