Pyrolýza plastů je jeden ze způsobů chemické recyklace a je ve stadiu výzkumu, říká doc. Pohořelý
Poté, co Čína omezila v roce 2018 příjem plastového odpadu z Evropy, si starý kontinent musí poradit s masami plastů sám. Na české scéně se v posledních letech objevily firmy, které vyvinuly recyklační technologie založené na principu depolymerizace. Společnost Plastoil Europe v roce 2019 představila recyklační jednotku Optimus, která má dokázat efektivně přeměnit plasty na využitelný olej. Firma LOGeco zase přišla s technologií ERVO, která má být schopná zpracovat kromě plastového odpadu i směsný komunál. Doc. Michael Pohořelý, předseda České asociace pro pyrolýzu a zplyňování, však ukazuje, že nové recyklační technologie nemusejí být zdaleka tak bezchybné, jak se prezentují.
Na trh se dostává řada firem, které vyvinuly technologii recyklace organických látek založenou na principu termální depolymerizace. Mohl byste tento postup zpracování odpadu zjednodušeně popsat?
Jde o rozklad materiálu za vyšší teploty bez přístupu volného kyslíku. V případě, že vznikne pyrolýzní plyn nebo pyrolýzní kondenzát (hovorově olej), říká se procesu také pyrolýza. Pokud je hlavním vzniklým produktem pevná složka, pak se tomu říká karbonizace. V prvním kroku recyklace je potřeba plasty upravit na částice, nejčastěji plastové vločky. Následuje krok dávkování, při kterém už plasty nesmí být v kontaktu se vzduchem. Musí se tedy stlačit. Ve stroji, kde pak pyrolýza probíhá, se materiál řízeně ohřeje a dochází k tepelnému rozkladu. Vznikají produkty ve třech skupenstvích: pevném, kapalném a plynném. Vzniklý plyn se navíc po zchlazení rozdělí znovu, tentokrát na plyn a olej. Pevný zbytek je typicky tvořený anorganickými látkami a zbylým uhlíkem.
Inovací je tedy při nových depolymerizačních postupech právě pyrolýza, spalování bez přístupu kyslíku?
Ne, technologie pyrolýzy je známá od nepaměti. Jedna z nejstarších průmyslových technologií, která kdy vznikla, je karbonizace dřeva za účelem výroby dřevěného uhlí. To je také pyrolýza. Nejde o nic nového. Pyrolýza plastů se cyklicky opakuje už desítky let a vyvíjí se. Protože Čína zamezila dovozu některých plastových odpadů, Evropa hledá technologie, jak je znovu využívat v rámci strategie obnovitelného hospodářství. Jedním způsobem je přeměna plastových odpadů na meziprodukt – olej – ze kterého se můžou opět vyrobit plasty tak, jak je známe – například ethylen nebo propylen. Pyrolýzní postup je pouze jedna z nadějných cest chemické recyklace, ale rozhodně ne jediná. Vzniklý olej by mohl sloužit jako vstupní surovina do rafinérského nebo petrochemického průmyslu. Pokud by byl dostatečně čistý a stejně kvalitní jako vstupní surovina, mohl by být zpracovaný na standardní produkty jako benzín, naftu, ethylen, propylen a podobně. Dnešní recyklační technologie zatím olej o takové kvalitě obvykle neprodukují. České i zahraniční firmy se však snaží postavit jednotky na principu pyrolýzy, které toho schopné budou. V Česku dokážou teoreticky přijmout recyklovaný olej jako vstupní surovinu pouze dva závody Unipetrolu.
Takže v dnešní době technologie nejsou na takové úrovni, aby kvalita produktu odpovídala vstupní surovině?
Zatím jsem v České republice neviděl produkt, který by byl pro rafinérsko-petrochemický průmysl plně akceptovatelný. Navíc se standardy teprve tvoří. Teď je to ve fázi diskuze mezi firmami a Unipetrolem. Konkrétní vstupní kvalita se v Česku i ostatních státech teprve stanovuje. Musí být nastavena přesná kontrola vstupních materiálů.
Jaké by špatná kvalita produktu měla následky? Unikaly by pak do životního prostředí škodlivé emise?
Nejdůležitější je, aby vstupující materiál nepoškodil technologii v rafinérsko-petrochemickém průmyslu. Pokud je kondenzát silně nestálý, začne rychle houstnout a měnit své vlastnosti před svou stabilizací – a to u takového materiálu nechceme. Stabilizace lze z technických a ekonomických důvodů provozovat pouze u následného zpracovatele, tedy v rafinérsko-petrochemickém závodě. Další důležitý parametr je obsah chlóru. Pokud jej materiál obsahuje, může to způsobit v navazující technologii korozi.
České firmy už ale mají v zahraničí kontrakty na instalaci svých jednotek, jako jsou ERVO nebo Optimus. Jak je to možné?
Musíme vnímat rozdíl mezi Evropskou unií a třeba Indií či Afrikou. Pokud chceme v České republice spalovat z odpadních plastů vyrobený olej, bere se to zase jako spalování odpadu. Oproti tomu v rozvojovém státě na to obvykle nejsou žádná legislativní omezení. Olej je spalitelný ve standardním motoru a tímto způsobem se dá bezproblémově využívat. Spálením v motoru se z něj vyrobí například elektrická energie. Je to sice funkční, ale už se úplně nesleduje, jaké emise jdou z motoru ven. V Evropské unii to takto samozřejmě provádět nejde. Jedná se hlavně o odlišné environmentální přístupy.
Když tedy společnost Plastoil Europe, která stojí za technologií Optimus, tvrdí, že jejich recyklace nepředstavuje žádnou ekologickou zátěž a jde o čistý proces, tak to může být pravda, ale problémem by mohly být emise vznikající při zpracování produktu recyklace?
Já s technologií Optimus nejsem detailně seznámen, takže ji nemohu přesně posoudit a diskutovat o ní. V obecné rovině záleží, jak se poté produkty použijí. Z toho vyplývá ekologická stopa. Pokud si vezmeme jako příklad pyrolýzní technologii švýcarsko-francouzského konsorcia ETIA, se kterou jsem blíže seznámen byl, je opravdu výsledný pyrolýzní plyn vyčištěn a spálen v motoru. Vyrobí se tak elektrická energie, která je využitá na ohřev pyrolyzéru. Vyprodukuje se jí navíc tolik, že vstupním odpadem je zabezpečená veškerá energie potřebná na ohřev. Vzniklý kondenzát slouží jako palivo do lodních motorů nebo jako náhrada za naftu v zemích třetího světa. Opět může také sloužit jako vstupní surovina do petrochemického a rafinérského průmyslu. Pevný zbytek má rozmanité vlastnosti. V extrémním případě může být nebezpečným odpadem. Může být ale také užitečnou surovinou, která je obchodovaná například jako funkční saze. U každé technologie se ovšem liší, jak se s pevným zbytkem nakládá, a vůbec se o tom nedá mluvit v obecné rovině. Technologii ovšem je možné provozovat velmi environmentálně a efektivně.
Společnost Hedwiga Group materiál rozkládá při teplotách mezi 350 a 500 stupni Celsia, Nejde tedy o spalování. Jak je to s emisemi v tomto případě?
Je to pořád stejné. Pokud něco zahřeji nad mez termické stability a nepřivedu žádný vzduch, říkáme tomu stále pyrolýza. Jde spíš o to, jak je daná technologie postavená, jestli je schopná být v provozu týdny a týdny bez odstávky a jestli obsahuje vhodnou čisticí trať, aby byly emise co nejnižší.
Technologie ERVO prý dokáže zpracovat na základní suroviny veškeré organické látky, komunál i plasty dohromady. Je možné zpracovat tak různorodý materiál bez unikání škodlivin do ovzduší, jak autoři u technologie ERVO uvádějí?
Čím méně kyslíku vstupuje, tím bývá proces citlivější na kvalitu vstupního materiálu. Pyrolýzní proces je tak hodně citlivý na to, jestli je vstupní materiál stejnorodý. Aby tedy vznikl na konci pyrolýzy kvalitní kondenzát, je vysoce nepravděpodobné, aby na začátku vstupoval směsný komunální odpad. Reálnější je, že tak budou zpracovány plastové odpady nebo pneumatiky. U směsného komunálního odpadu bych pochyboval, zda jde o vhodný vstupní materiál. Co se týče emisí, v České republice žádné pyrolýzní zařízení zkolaudované na plastové odpady neexistuje. Případná kolaudace by však byla s největší pravděpodobností v souladu se současnou legislativou a technologie by byla vedena jako zařízení na energetické využití odpadu. Zařízení by muselo splňovat velmi striktní emisní limity, které se budou v příštích letech ještě zpřísňovat. Evropská unie se snaží, abychom se odklonili od lineárního hospodářství. Pokud budou pyrolýzní technologie plnit všechny legislativní záležitosti a standardy, časem by opravdu mohly být provozované jako jeden ze způsobů chemické recyklace.
Byl byste pro to, aby se postup recyklace pyrolýzou uplatňoval častěji?
Záleží, jestli rafinérsko-petrochemický průmysl bude opravdu schopný recyklovaný materiál přijímat jako jednu ze vstupních komodit, a to bude primárně záležet na kvalitě vstupní suroviny a legislativě. Zájem rafinérsko-petrochemických koncernů je silný. V současnosti proto nejde o to, jestli častěji, protože zatím je jediným vstupním materiálem ropa.
Doc. Michael Pohořelý
Vystudoval Ústav energetiky VŠCHT Praha, kde získal titul Ing. v roce 2004, v roce 2010 získal titul Ph.D. a v roce 2015 titul doc. V současnosti pracuje na pozici docenta na VŠCHT Praha, jako atestovaný vědecký pracovník na ÚCHP AV ČR, v.v.i., a je předsedou České asociace pro pyrolýzu a zplyňování. Na VŠCHT Praha garantuje 9 předmětů, např. Energetické využití odpadů a Udržitelná energetika. Jeho výzkumná zaměření jsou materiálové a energetické využití biomasy a odpadů, čištění plynů, výroba aktivního uhlí a biocharu. Je autorem 6 patentů a 58 článků v impaktovaných časopisech, H–index 16.
