1 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ TERMOSETY RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 TAK TOMU MOC NEVĚŘÍM. Co vy? 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 2 img686.jpg 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 3 1 Úvod do předmětu, legislativa a názvosloví, anglická terminologie, literatura. 2 Sběr, identifikace třídění odpadu. Operace na suché cestě. 3 Recyklace – na mokré cestě 4 Zpracování v tavenině a příbuzné operace 5 Recyklace termosetů. 28. 10. STÁTNÍ SVÁTEK 4. 11. PŘEDNÁŠKA NEBUDE 11. 11. Recyklace vulkanizátů. 18. 11. Recyklace PET. 19. 11. EXKURZE I I (SPALOVNA BRNO) – ENERGETICKÉ VYUŽITÍ ODPADŮ > 19. 11. 2015 25. 11 EXKURZE I (PETKA CZ) – RECYKLACE PET > 25. 11. 2015 2. 12. Metody termického rozkladu. Energetické využití. Chemická recyklace. 9. 12. Problémy a perspektivy recyklace a likvidace polymerního odpadu. 16. 12. Recyklace versus biodegradace. Praktické příklady z literatury a praxe. 13 EXKURZE I I I (SVITAP) – MATERIÁLOVÁ RECYKLACE V TAVENINĚ & ZPRACOVÁNÍ RECYKLOVANÉHO PET ??? Syllabus „Makromolekulární chemie“ 4 •Polymery připravované polykondenzací •Polyestery •Polyuretany •Epoxidy •Fenolformaldehydové pryskyřice •Močovinoformaldehydové pryskyřice •Melaminoformaldehydové pryskyřice 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Slovníček na úvod 5 Jazyk výraz Čeština Termosety Němčina Duroplaste Angličtina Thermosets 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 ČSN 64 0003 Plasty – Zhodnocení plastového odpadu – Názvosloví Česky anglicky Primární recyklace plastů, primární recyklování plastů Proces, při němž se z plastového odpadu získává materiál či výrobek z tohoto materiálu, který má stejné nebo podobné vlastnosti jako materiál či výrobek původní Primary recycling Sekundární recyklace plastů, sekundární recyklování plastů Proces, při němž se z plastového odpadu získává materiál či výrobek, jehož vlastnosti jsou značně odlišné od materiálu původního Secondary recycling 6 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 ČSN 64 0003 Plasty – Zhodnocení plastového odpadu – Názvosloví Česky anglicky Fyzikální recyklace plastů, fyzikální recyklování plastů Physical recycling Chemická recyklace plastů, chemické recyklování plastů, rekonstituce plastového odpadu Reconstitution of plastic waste, Chemical recycling – běžně se používá, ale není v této normě Surovinové zhodnocení plastů, přeměna plastového odpadu na suroviny surovinové využití plastového odpadu Transformation of plastic waste into raw materials Energetické zhodnocení plastů, přeměna plastového odpadu na energii, energetické využití plastového odpadu Transformation of plastic waste into energy 7 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Regenerát versus recyklát Česky anglicky Regenerát z vlastních zdrojů Materiál získaný z vlastního technologického odpadu, určený pro použití uvnitř podniku Reworked plastic Regenerát z vnějších zdrojů Materiál z technologického odpadu, zpracovávaný nebo přepracovávaný mimo podnik, v němž vznikl Reprocessed plastic Recyklovaný plast Materiál získaný recyklováním UŽIVATELSKÉHO plastového odpadu, tento materiál je většinou předmětem dalších zpracovatelských operací vedoucích k výrobku Recycled plastic 8 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Termosety 9 •Ne všechny polymery připravované polykondenzací jsou TERMOSETY!!! •PETP, PBTP •PA 6.6, PA 6.12 …… •PC (polykarbonáty •………….. •Polyadice X Polykondenzace!!! • • • • 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Termosety 10 •Ne všechny polymery připravované polykondenzací jsou TERMOSETY!!! • termosety 1105.jpg 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Termosety 11 termosety 2106.jpg Kde jsou TERMOSETY Ještě používány pro krátkodobé aplikace? Které termoplasty by je mohly nahradit v krátkodobých i dlouhodobých aplikacích? 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Termosety a recyklace? 12 •Až do nedávna byla považovány na NERECYKLOVATELNÉ > to snižovalo a snižuje jejich současné uplatnění na trhu •Snad jedině u polyuretanů (PUR) lze uvažovat o SOLVOLÝZE > čím? > CHEMICKÁ RECYKLACE •Další možnost pro PUR: REKONSTITUCE (jedna z úloh ve skriptech UTB Zlín) • • 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Termosety a PROBLÉMY recyklace 13 RECYKLACE TERMOSETŮ_1112.jpg RECYKLACE TERMOSETŮ_3114.jpg Jak se tedy recyklují? 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Alkoholýza PUR 14 PUR alkoholýza 2110.jpg 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Toto je ale CHEMICKÁ RECYKLACE REKONSTITUCE PUR 15 •VORAMER (DOW, www.dow.com): •Průmyslové adhezivo – pojivo na bázi PUR složek •Použití pro PUR, ale i pro vulkanizáty •Pro lehčený PUR je objemový poměr cca. 80/1 = PUR/ VORAMER •VORAMER* Industrial Adhesives and Binders can be used as binder in a variety of recycling applications, bonding together different kinds of shredded materials such as rubber, flexible polyurethane foams, EVA, cork and gravel. VORAMER binders are based on Dow's prepolymer technology and expertise. These prepolymers can be MDI, MDI/TDI and TDI based. • 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Termosety a recyklace? 16 •Pokud neobsahuje cenné plnivo: Pomlet a využít jako plnivo (tím se nebudeme zabývat) •Pokud obsahuje cenné plnivo: –Pomlet –Odtřídit matrici a využít jako plnivo •Odtřídit plnivo a znovu použít • – • • • 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Odtřídit plnivo a znovu použít Česky Anglicky Vyztužený termosetický útvar určený k tvarování (používá se výraz PREPREG) Sheet moulding compound Obvykle ve tvaru plošného útvaru ZKRATKA: SMC 17 Používá se u epoxidových nebo (častější) polyesterových odpadů vyztužených skleněnou tkaninou nebo netkanou rohoží. Pochopitelně až potom, co jsou vytvrzeny! Výtežnost vláken: 10 – 30 % K drcení jsou používány KLADIVOVÉ MLÝNY nebo drtiče se zvláště odolnými noži 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Typické receptury SMC 18 RECYKLACE TERMOSETŮ_2113.jpg SUPERLEVNÁ RECEPTURA (hodně CaCO3) DRAHÁ RECEPTURA (BEZ CaCO3) RECYKLACE TERMOSETŮ_2113.jpg 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Úspora použitím recyklátu u receptury SMC 19 RECYKLACE TERMOSETŮ_4115.jpg 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Kladivový mlýn (wikipedia) 20 File:Hammer mill open angled full.jpg 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Kladivový mlýn (wikipedia) 21 File:Hammermühle.jpg 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Drtič velkých kusů, drtič na hrubo (Shredder) 22 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Znovu použít – ale kde? •Mletá matrice –Plnivo do stejného materiálu –Plnivo pro termoplasty •Odtříděné plnivo –Plnivo do stejného materiálu – 23 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 24 •Universities combine in thermoset recycling research project. •British Plastics & Rubber, July, 1995 •THE universities of Nottingham and Brunel are collaborating in a [pounds]600,000 project to develop recycling techniques for thermoset polymer composites •The RRECOM project -- the acronym stands for recycling and recovery from composites materials -- is funded under the LINK structural composites programme, with support from the DTI and the Engineering & Physical Sciences Research Council. Half the costs will be met by the 16 private sector companies that are participating in the scheme. •Nottingham will work on energy recovery processes and recycling of incombustible materials. Brunel will examine fragmentation techniques aimed at producing reinforcing fillers. •Further details from the project manager, Dr Steve Pickering at Nottingham University on 01159 513785. • 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 25 •Thermoset scrap study. •British Plastics & Rubber, February, 1997 •Brunel University and the University of Nottingham are jointly working on a research programme to study ways of dealing with thermoset scrap. •The Brunel programme, led by Dr Peter Hornsby and Professor Mike Bevis, is concentrating on size reduction and the use of scrap as a functional filler in polymeric matrices. In commercial trials, Birkbys Plastics is now moulding an existing automotive component in a thermoplastic reinforced with scrap thermoset filler. •Birkbys sees the exercise as an important step towards vehicle recyclability. The work is part of the RRECOM - recycling and recovery from composite materials - project that is supported through the LINK structural composites programme, with funding from the DTI and others. Sixteen collaborating... • 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 26 •Universities combine in thermoset recycling research project. •Publication: British Plastics & Rubber Date: Saturday, July 1 1995 THE universities of Nottingham and Brunel are collaborating in a [pounds]600,000 project to develop recycling techniques for thermoset polymer composites. •The RRECOM project -- the acronym stands for recycling and recovery from composites materials -- is funded under the LINK structural composites programme, with support from the DTI and the Engineering & Physical Sciences Research Council • 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 27 •Thermoset recycling project.(ENVIRONMENTAL ISSUES) •Publication: High Performance Plastics Date: Monday, August 1 2005 A research project underway in the UK is looking at ways of recycling thermoset-based FRPs in the automotive industry. •Entitled Recycling Thermoset Composites (RECCOMP), it is a Department of Trade and Industry (DTI)-funded programme worth about 880 000 [pounds sterling] over three years. It is being led by SIMS Group UK Ltd. •The project is aimed at improving the UK's ability to respond to environmental legislation on recycling of waste from FRPs. Industry, in particular the automobile sector, is a significant consumer of non-recyclable thermoset FRPs, 85% o • 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Která vlákna má smysl recyklovat? UHLÍKOVÁ! 28 •R.E. Allred, L. D. Busselle, J. M. Shoemaker •Catalytic Process for Reclamation of Carbon Fibres from Carbon/Epoxy Composites •SPE Annual Recycling Conference 1999 •http://www.plasticsresource.com/recycling/ARC99/Allred.htm •Čím to katalyzují ale neříkají! • 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 29 RECYKLACE UHLÍKOVÝCH VLÁKEN I 23102011726.jpg RECYKLACE UHLÍKOVÝCH VLÁKEN II 23102011727.jpg RECYKLACE UHLÍKOVÝCH VLÁKEN III 23102011728.jpg 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Snad je to pravda? 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 30 RECYKLACE UHLÍKOVÝCH VLÁKEN IV 23102011729.jpg Která vlákna má smysl recyklovat a která asi ne? •Má smysl •UHLÍKOVÁ •ČEDIČOVÁ •SKLENĚNÁ vyšší jakosti • •NEMÁ smysl •SKLENĚNÁ odpadní (směs různých jemností, povrchových úprav a druhů skla) • 31 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Přibližné cené vláken Vlákno Cena (EUR/kg) UHLÍKOVÁ 20 – 25 ČEDIČOVÁ 3,5 - 5,2 SKLENĚNÁ vyšší jakosti 1,3 – 1,6 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 32 Cena je závislá na odebraném množství a na povrchové úpravě Příklad separovaného skleněného vlákna po recyklaci SMC (patrně vyztuženo netkanou rohoží) 33 ERCOM 1166.jpg 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 34 ERCOM 3168.jpg ERCOM 2167.jpg 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Jak je možno usnadnit separaci vláken? •Nabobtnání organickým rozpouštědlem –Náklady na hygienu a regeneraci rozpouštědla •Povrchově aktivní látkou, která difunduje podél vláken a separuje je od matrice –Vodná báze, ale poměrně nová věc > ŠANCE PRO VÁS! 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 35 Má smysl zabývat se recyklací SMC? MÁ! 36 •Odhad ZO ROKU 2007: •V DOPRAVNÍ TECHNICE je v Evropě použito cca. 145 000 t SMC ročně •Polovina tohoto množství připadá na osobní automobily –Cca. 120 kg plastů/jedno auto –20 % z toho jsou KOMPOZITY! • • 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Co dnes dominuje u recyklace termosetů? Energetické využití! 37 PYROLÝZA ODPADŮ 1111.jpg 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 Je šancí PLASTBETON? •Co to je plastbeton? •Kde se používá? •Kdo ho v tuzemsku vyrábí? •Jaké má složky? •Jaký termosetický materiál by bylo možno takto recyklovat? • 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 38 TOTO SE MI ZDÁ ZAJÍMAVÉ. Co vám? 21. 10. 2015 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ PŘF MU 5 2015 39 Vědci na Fakultě chemické, Ústavu chemie potravin a biotechnologií – doc. Ing. Jiřina Omelková, CSc. a Ing. Miroslava Zichová, vyvinuli technologii sloužící k přípravě a využití drtě z bezbarvých PET lahví, na kterou lze imobilizovat biologicky aktivní látky. Imobilizace v biotechnologiích představuje „techniky používané pro fyzikální nebo chemickou fixaci buněk, organel, enzymů nebo jiných proteinů (např. monoklonálních protilátek) na pevný povrch nebo zadržených membránou“ (2). Proces přípravy nosiče pro imobilizaci PET lahví spočívá v rozdrcení plastových obalů. Vzniklá drť se dále separuje na dílčí frakce, přičemž částice menší než 0,8 mm se použijí k imobilizaci. Aktivace nosiče pro imobilizaci enzymů proběhne třepáním drtě v kombinaci s acetonem, které trvá v rozmezí 5 až 10 hodin. Získaný nosič pro imobilizaci enzymů se následně vysuší. Enzym se poté aplikuje do reakční směsi