Recykling odpadów i zużytków tekstylnych

wydany w Recykling – 2006-1
  DRUKUJ
Każdy niezagospodarowany i nie mający określonego przeznaczenia produkt nabywa właściwości odpadu, a każdy odpad z chwilą jego zagospodarowania staje się surowcem lub materiałem. Odpady, których nie da się racjonalnie zagospodarować – z uwagi na ich ilość, brak metod i środków lub opłacalnych technologii – muszą być składowane w sposób selektywny i bezpieczny dla środowiska.

Szacuje się, iż w Polsce wytwarza się ok. 120 mln ton odpadów rocznie, w tym ponad 52% pochodzi z kopalnictwa i hutnictwa. Brakuje jednoznacznych danych na temat udziału w tej masie odpadów tekstylnych, aczkolwiek ocenia się, że aktualnie jest ich ok. 2%, z czego połowa nadaje się do odzysku.
Odpady tekstylne w większości generowane są w gospodarstwach domowych i stanowią ok. 8 – 9%. Przy podejmowanych przedsięwzięciach w gospodarce odpadami oraz docelowym zużyciu tekstyliów na statystycznego mieszkańca w ciągu roku zakłada się, że odzysk z masy tekstyliów wprowadzanych na rynek powinien być na poziomie 55%. Będzie to poziom zbliżony do dzisiejszego stanu wprowadzanych tekstyliów na rynek, tj. ok. 250 tys. ton rocznie. W ostatnich kilkunastu latach w Polsce nastąpił duży import odzieży używanej z Europy Zachodniej. Jest ona sprzedawana w rozbudowanej sieci punktów sprzedaży w całym kraju, co znacznie przyczyniło się do upadku dużej liczby przedsiębiorstw włókienniczych. Oprócz tego mamy ogromny napływ tanich tekstyliów z krajów Dalekiego Wschodu, głównie z Chin. Ze względu na krótszy okres użytkowania tych towarów problem odpadów tekstylnych będzie poważniejszy niż obecnie.
W ogólnym bilansie poużytkowych odpadów tekstylnych trzeba brać pod uwagę również tekstylia ze złomowanych samochodów. Przyjmuje się, że średnio w jednym samochodzie znajduje się ok. 15 kg tekstyliów o różnym przeznaczeniu. Ustawa o recyklingu pojazdów wycofanych z eksploatacji nakazuje od 1 stycznia 2006 r. poddawać recyklingowi 80% materiałów pochodzących z likwidowanych samochodów.

Trzy grupy odpadów
W Polsce obowiązują przepisy, które regulują zagadnienia związane z gospodarką odpadami. Z technicznego punktu widzenia odpady tekstylne przeznaczone do recyklingu daje się podzielić na trzy zasadnicze grupy.
Do pierwszej grupy zalicza się odpady czyste, tzn. wszelkie odpadki produkcyjne oraz zużytki w postaci odzieży używanej i tekstyliów wyposażenia wnętrz (firany, zasłony, kotary itp.). Dla tej grupy odpadów proces powtórnego ich pozyskiwania nie wymaga dodatkowych zabiegów związanych z uzdatnianiem (odkażaniem) chemicznym lub biologicznym. Technologia ich recyklingu jest przyjazna dla środowiska i nie stanowi poważnego problemu technicznego w jej realizacji.
W grupie drugiej znajdują się odpady zabrudzone, powstałe głównie w wyniku użytkowania, do którego zostały wyprodukowane. Są to przede wszystkim włókiennicze pokrycia podłogowe i część tekstyliów ze złomowanych samochodów. Przed recyklingiem niezbędne jest ich odpowiednie uzdatnienie. Jest to specyficzna grupa odpadów tekstylnych o różnej konstrukcji warstwy włóknistej i warstwy spodniej, tworzących tzw. kompozyt tekstylny. W zależności od rodzaju pokrycia i jego przeznaczenia średni okres użytkowania waha się obecnie od trzech do 10 lat. Można obecnie oszacować, że rocznie w kraju powstaje ok. 160 tys. ton tych odpadów. Zagospodarowanie takiej ilości wieloskładnikowych odpadów bez wypracowanych metod i odpowiedniej infrastruktury stwarza poważne problemy dla składowisk. Rozwój techniki recyklingu jest tu wyjątkowo konieczny.
Do ostatniej, trzeciej grupy należą odpady medyczne, które stanowią realne zagrożenie dla środowiska, a ich okres poużytkowy wiąże się z fizyczną utylizacją.
Gospodarka odpadami tekstylnymi jest jedną z gałęzi ochrony środowiska. Zatem konieczne staje się zapobieganie powstawaniu odpadów poprzez stosowanie niskoodpadowych technologii wytwarzania tekstyliów oraz wprowadzanie czystszej produkcji (cleaner production). Poza tym potrzebny jest rozwój metod recyklingu, zmierzających do uzyskania surowców, które mogą być powtórnie wykorzystane w różnych technologiach przetwórczych, np. w budownictwie.
Jeśli ww. zabiegi nie są możliwe, wówczas pozostaje utylizacja lub deponowanie na składowiskach odpadów. W priorytetach na lata 2003-2010 uwzględnia się wprowadzanie pełnych regulacji prawnych o odpadach wraz z dostosowaniem prawodawstwa do konwersji międzynarodowych oraz zwiększenie poziomu odzysku surowców na drodze recyklingu poprzez odpowiednią politykę podatkową i system opłat za korzystanie ze środowiska. W ten sposób zamierza się osiągnąć zmniejszenie masy odpadowej na składowiskach do 2010 r. nawet do 75% w stosunku do 2000 r.
W Unii Europejskiej jednym z najważniejszych aktów prawnych jest dokument „Informacja Komisji dla Rady i Parlamentu Europejskiego o Strategii Wspólnoty w dziedzinie gospodarki odpadami”. Są to wytyczne polityki Unii, kładące nacisk na zapobieganie powstawaniu odpadów, recykling i powtórne wykorzystanie odpadów oraz bezpieczne usuwanie pozostałości nie nadających się do odzysku.
Jedną z ważnych konkluzji zawartych w tej strategii jest możliwość ingerencji w zasady wolnego rynku, polegająca na ograniczeniu terytorialnym w przesyłaniu odpadów do recyklingu (od posiadacza odpadów do prowadzącego recykling).
Nadchodzące lata to okres dalszego zapotrzebowania na wyroby tekstylne, obniżenie okresu użytkowania co najmniej o 20% oraz dalszy wzrost udziału włókien chemicznych. Są to najważniejsze wyzwania dla skutecznego odciążania środowiska i pozyskania cennego surowca włókienniczego do ponownego jego wykorzystania.

Polskie uwarunkowania
Ani wcześniejsze, ani obecne uregulowania prawne i ekonomiczne w Polsce nie przemawiają za recyklingiem odpadów tekstylnych, które uznawane są za materiały stanowiące niskie zagrożenie dla środowiska i wobec tego za mogące być deponowane na składowiskach. Opłaty za ich składowanie w stosunku do kosztów ewentualnego recyklingu są nieporównywalnie małe. Dla przykładu w USA opłata składowiskowa za materiały włókiennicze jest wielokrotnie wyższa i wynosi od 30 do 150 dol./tonę. Ten stan nie może mieć charakteru trwałego, a to z racji postępującego równoważenia cen i kosztów z poziomem Unii Europejskiej.
Warto podkreślić, iż zadania dotyczące recyklingu tekstyliów znalazły się zarówno w Programie Wieloletnim, realizowanym przez Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, jak i w priorytetach badawczych Centrum Zaawansowanych Technologii „Pro Humano Tex” z siedzibą na Politechnice Łódzkiej. Oznacza to, że problematyka recyklingu tekstyliów jest obecnie kompleksowo rozpracowywana.

Rys. 1. Metody recyklingu i otrzymane produkty (PDF)

Na rys. 1 przedstawiono system możliwych metod recyklingu tekstyliów odpadowych, które podzielono na recykling mechaniczny, termiczny i chemiczny. Najbardziej popularną technologię recyklingu stanowi technika mechanicznego rozczesywania, rozwarstwiania lub rozdrabniania odpadów.
Badania nad tym procesem wykazały, że włókna wtórne po recyklingu mechanicznym poprzez rozczesywanie mają pogorszone parametry fizyczne – są skracane i zawierają stosunkowo mało włókien elementarnych (najwyżej 2-5%). Badania procesu recyklingu tych odpadów mają doprowadzić do uzyskania podwyższonej średniej długości włókien oraz zwiększonego udziału włókien elementarnych na jednostkę masy przetworzonego odpadu. Wynikiem tego procesu recyklingu jest wielość otrzymanych możliwych produktów, które w zależności od popytu i efektywności ekonomicznej będą rozwijane i doskonalone.
Warianty technologiczne, realizowane wg zaprezentowanego systemu, zależą przede wszystkim od budowy przerabianego odpadu, jego składu surowcowego, podatności na rozwłóknianie oraz uzyskanych długości włókien wtórnych. Doskonalenie mechanicznych metod recyklingu jest realizowane alternatywnie – jako modyfikacja istniejących instalacji albo wprowadzenie nowych technik dostosowanych do odpowiedniej kategorii odpadów. Wybór rodzaju produktu końcowego po recyklingu zależy wyłącznie od spodziewanej efektywności procesu i jego wartości rynkowej.
W obszarze rozwoju mechanicznej technologii recyklingu odpadów produkcyjnych i zużytków tekstylnych opracowano pakiet procedur technologicznych, dla których uzyskano różne produkty końcowe (rys. 2).

Rys. 2. Mechaniczne metody recyklingu odpadów i zużytków włókienniczych (PDF)

Technologiczne metody odzysku tekstyliów z odpadów grupy drugiej, tj. pokryć podłogowych i tekstyliów z samochodów, polegają na recyklingu materiałowym (bez rozdzielania na elementy składowe) lub surowcowym.
W recyklingu materiałowym wykorzystuje się materiał z rozdrobnionych wyrobów podłogowych do wytwarzania nowych użytecznych produktów, np. wypełnienia w materacach i workach treningowych. Recykling surowcowy polega na odzyskaniu z odpadów przede wszystkim poliamidu i polipropylenu. Zidentyfikowany i posegregowany surowiec rozdrabnia się i rozwłóknia, a następnie za pomocą ultrawirówki oddziela poliamid i polipropylen wraz z żywicą butadienowo-styrenową od kredy. Z poliamidu otrzymuje się kaprolaktam, zaś polipropylen wykorzystuje się do przetwórstwa wtryskowego. Ten rodzaj recyklingu jest bardzo kosztowny, ale również możliwości ponownego wykorzystania odzyskanego surowca są największe.
Recykling włókienniczy może być także realizowany metodami chemicznymi lub termicznymi – po uprzedniej obróbce mechanicznej. W metodach chemicznych recyklingu surowcowego wykorzystuje się reaktywność wiązań obecnych w polimerze lub ich skłonność do degradacji w określonych warunkach. Najczęściej wykorzystywanymi procesami chemicznymi w recyklingu surowcowym tworzyw sztucznych są hydroliza, alkoholiza, acydoliza oraz transestryfikacja. Ze względu na wysoki stopień rozwinięcia powierzchni szczególnie efektywny jest recykling chemiczny odpadów włókien syntetycznych. Odzysk czystych monomerów wyjściowych jest technicznie możliwy w odniesieniu do niektórych polimerów stosowanych do wyrobu włókien, a w szczególności polimetakrylanu metylu oraz politereftalanu etylenu.
Recykling surowcowy włókien metodami termicznymi najczęściej realizuje się na drodze pirolizy, hydrokrakingu oraz zgazowania. Piroliza jest procesem termicznej degradacji związków wielkocząsteczkowych i przebiega bez udziału innych surowców chemicznych. Proces ma charakter endotermiczny i wymaga doprowadzenia ciepła do układu reakcyjnego.
Określenie obszaru aplikacji przetworzonych mechanicznie i chemicznie odpadów i zużytków prowadzone jest pod kątem wykorzystania dwóch możliwości: zastosowania z ukierunkowaniem na dotychczas stosowane postaci produktów recyklingu wyrobów włókienniczych (w przemyśle tekstylnym) oraz aplikacje nowych postaci przetworzonych odpadów włókienniczych (poza obszarem przemysłu włókienniczego).

Badania na świecie
Problem recyklingu odpadów i zużytków tekstylnych stał się w ostatnich latach jednym z najczęściej podejmowanych zadań badawczych w czołowych zagranicznych ośrodkach naukowych pracujących na rzecz włókiennictwa. W Stanach Zjednoczonych takimi ośrodkami są m.in. Georgia Institute of Technology, University of Alabama i Auburn University. Uczelnie te realizują szereg programów, finansowanych zarówno ze źródeł federalnych, jak i przez przemysł. Podjęte przez te ośrodki problemy obejmują zagadnienia organizacyjne (logistyka zbiórki zużytków tekstylnych), recykling materiałowy z ukierunkowaniem na różne produkty utylizacji (np. kompozyty i laminaty), zbrojenie betonu, stabilizowanie gruntu oraz recykling chemiczny (np. recykling włókien PET).
W Europie Zachodniej na uwagę zasługuje projekt RECAM (Recycling of Carpet Materials), w którym uczestniczą producenci kaprolaktamu DSM (Holandia) i EniChem (Włochy), a także europejski przemysł dywanowy reprezentowany przez GuT (Gemeinschaft umweltfreundlicher Teppichböden), TFI (Deutsches Teppich-Forschungsinstitut) i szereg specjalistycznych europejskich instytutów i przedsiębiorstw.
Urządzenia do rozwarstwiania i rozdrabniania odpadów włókienniczych produkowane są przez szereg firm zachodnich, w tym także BIELMATEX w Polsce. Są to wydajne agregaty przeznaczone przede wszystkim do przerobu odpadów z przędzalni i tkalni oraz odpadów konfekcyjnych.

Cele i zadania
Recykling tekstyliów w Polsce znajduje się na etapie in statu nascendi, dlatego wymaga poważnego przyspieszenia, wynikającego z zasady zrównoważonego rozwoju. Temu m.in. służy ww. program badawczy.
W krajach wysoko rozwiniętych zauważa się obecnie, iż tempo wzrostu zużycia surowców wtórnych jest większe niż tempo wzrostu zużycia surowców pierwotnych, co jest zjawiskiem bardzo korzystnym.
Dopóki w Polsce recykling jako proces przetwórczy będzie ekonomicznie nieopłacalny, dopóty będą prezentowane jedynie wyniki badań doświadczalnych, niepoparte osiągnięciami praktycznymi.
Potrzebna jest od zaraz pełna statystyka i informacja o odpadach oraz instrumenty ekonomiczne skłaniające posiadacza odpadów i przedsiębiorcę realizującego recykling do racjonalnej gospodarki tymi zasobami.

Andrzej Moraczewski
prof. dr hab. inż. Marek Wiśniewski
dr hab. inż. Jan Wojtysiak
Instytut Technologii Eksploatacji, Radom

Śródtytuły od redakcji

Ten artykuł jest dostępny dla wszystkich

Z prenumeratą cyfrową lub papierową uzyskasz
bezpłatny dostęp do wszystkich treści.

Sprawdź ofertę prenumeraty

Zaloguj się  |  Prenumerujesz? – otrzymaj dostęp

comments powered by Disqus