Odvážná inovace v recyklaci: Výzkumník Silvestr Figalla mění odpadní kaly na cennou surovinu

Dílčí projekt s názvem Technologie zpracování odpadních kalů z recyklace plastů spadá do projektu Národní centrum kompetence polymerních materiálů a technologií pro 21. století (Centrum kompetence PolyEnvi21), který poskytuje Technologická agentura ČR. Za cíl si klade najít vhodné využití odpadů, které vznikají při recyklaci plastů. Konkrétně se jedná o obalové, zemědělské a stretch fólie.

Kaly tvořící se při praní kontaminovaných plastů jsou často přehlíženým důsledkem recyklace. Vznikají jako produkt čištění technologické vody, která je po přečištění prakticky bezezbytku v procesu recyklace opětovně používána. Oddělené nečistoty tvořící odpad obsahují stále značné množství plastového podílu ve formě malých částeček, mikro a nanoplastů. O jejich dalším osudu v životním prostředí z dlouhodobého hlediska není zatím příliš známo. Snad jen to, že o pozitivním vlivu nemůže být řeč.

Prvotní záměr byl tento plastový podíl z kalu dodatečně separovat, avšak narazil na ekonomickou neschůdnost. Plasty jsou v současnosti velmi levné a jejich složitá záchrana je nerentabilní. Kilogram běžných plastů jako PE, PS, PP a PVC stojí stejně jako točené pivo. Rentabilita je i v případě řešení recyklace na prvním místě. Bylo tedy třeba najít využití kalu ve formě, ve které vzniká, bez nutnosti dodatečné úpravy. To se nakonec podařilo.

Z odpadní suroviny materiál pro další výrobu

Kal lze uplatnit jako surovinu při výrobě cihlářských výrobků v podobě tzv. vylehčovadla. Při výrobě cihel se do použité hlíny běžně přidávají spalitelné látky tvořící ve výrobku po vypálení malé dutinky, čímž jej činí lehčím. K tomuto účelu se běžně využívají dřevěné piliny. Avšak pilin je v současnosti na trhu nedostatek kvůli přesunu zpracování českého surového dřeva do zahraničí. Vzhledem k potřebným množstvím pro cihlářský průmysl jsou již neúnosně drahé.

Výzkumníky zpracovávaný kal může díky svým vlastnostem piliny nahradit. Dokonce jej tvoří zhruba z poloviny hlína, která se do něj dostává z recyklovaných nečistých zemědělských fólií. Zajímavostí je, že i tyto zemědělské fólie jsou dopravovány z celé Evropy, česká cihla by tak v budoucnu mohla obsahovat malé množství hlíny např. ze španělského skleníku. Zbytek kalu tvoří spalitelné látky způsobující vylehčení cihel.

Kaly lze uplatnit lokálně v nejbližší cihelně, které jsou díky omezení dopravy stavebního materiálu v tuzemsku rozmístěny rovnoměrně. Metoda má tak nemalý ekonomický benefit, a to jak na úspoře nákupu stávajících vylehčovadel, tak na straně původce kalu, který za jeho likvidaci platí. Cena za skládkování využitelných odpadů navíc roste, s cílem jeho úplného zákazu v horizontu 20 let.

Nalezené řešení je poučné v tom, že se občas vyplatí zabrousit do zcela jiného oboru a nedržet se pouze očekávané role a oblasti výzkumu. „Někdy i svérázné a odvážné řešení může být to pravé. K nápadu vyzkoušet zamísení odpadního kalu obsahujícího plasty jsem dospěl náhodou, a to díky své zálibě ve výrobě keramiky. Do keramických hlín se běžně přidávají spalitelné látky, například papír pro úpravu jejich zpracovatelnosti a finálních vlastností hlíny i výrobků. Získané vzorky kalů mi tyto suroviny připomínaly. Naše výzkumná skupina se keramikou nezabývá a jednalo se o krok do pro nás neznámé oblasti,“ popisuje doktor Figalla.

„Tyto aktivity se náhodou sešly se zájemcem ze strany jednoho velkého výrobce cihel a stavebních prvků, který na našem pracovišti diskutoval možnosti průzkumu alternativních vylehčovadel. O existujícím nedostatku těchto přísad jsme do té doby neměli ponětí. Po domluvě jsme mohli výzkum ve specializované cihlářské laboratoři tohoto výrobce realizovat, což nám přineslo užitečný vhled do problematiky a možnost konzultovat dané téma s odborníky z praxe. Získali jsme tak důležitou zpětnou vazbu, která v akademické sféře mnohdy chybí,“ pokračuje.

Velkým problémem využití jakéhokoliv kalu je vysoký obsah vody. Ten znemožňuje tyto odpady spalovat a zvyšuje náklady na dopravu. Při navrhovaném využití voda obsažená v kalu ve výši 80 % nevadí. Cihlářská hlína se uměle dovlhčuje, aby dosáhla potřebné plasticity. Voda v kalu se tak stává součástí hlíny.

Cihly se před výpalem suší, při výpalu se může uplatnit energetický obsah spalitelných látek z kalu, tvořených zejména plasty a papírovinou z etiket recyklovaných plastových výrobků. Přídavek kalu tak vede k úspoře plynu na vypalovací peci a má i další pozitiva jako zvýšená pevnost ještě nesušených i sušených, ale nevypálených cihel. To umožnuje robotizovanou manipulaci s těmito výrobky bez rizika jejich deformace nebo praskání. Problematické látky obsažené v kalu navíc při výpalu bezezbytku shoří. Nehrozí tedy, že budou uvolněny do přírody, jako je tomu u skládkovaného materiálu.

Doktor Figalla si na své práci nejvíce cení svobody rozhodování a možnosti vymýšlet inovativní řešení problémů. „V naší práci je často zadán pouze očekávaný výsledek, cesta k němu je většinou ponechána v rukou výzkumníka. Motivuje mne možnost posunout vývoj techniky vpřed, byť k samotné realizaci nápadů v praxi dochází jen zřídka a mnohdy chybí zpětná vazba o dalším osudu odevzdané práce. Snem každého je přijít s něčím opravdu revolučním. Tuto možnost technologicky zaměřené projekty ze své povahy zpravidla nenabízejí, výsledné řešení problému je jen jedním z mnoha možných řešení. Ve zmíněném výzkumu vidím možnost pomoci přírodě odstraněním zdroje odpadu, který se do ní vyváží. Naše výzkumná skupina se na recyklaci a druhotné využití plastových odpadů čím dál více specializuje a myslím, že u většiny z nás je pocit odpovědnosti vůči životnímu prostředí hlavní motivaci,“ vysvětluje.

Na projektu se podílí nejen výzkumná pracoviště, ale i aplikační sféra. Vzniká tak síť kontaktů s cílem zvýšit vzájemné povědomí a využít vědecké instituce financované z veřejných zdrojů. Řešitelé jsou sdruženi v konsorciu univerzit VUT v Brně, UTB ve Zlíně, VŠCHT v Praze a společností s ručením omezeným Fortemix, ZODPA a ASIO TECH. Tito partneři zkoumají problém vlastní cestou nebo v některých oblastech spolupracují, aby nalezli možná řešení. Z těch pak vyberou nejlepší variantu, která je ekonomicky i ekologicky relevantní.

Hlavním řešitelem je firma ASIO TECH. S projektem se nedávno dostala do finále Cen SDGs, které vyhlašuje Asociace společenské odpovědnosti a které oceňují iniciativy a projekty přispívající k udržitelné budoucnosti Česka.

Témata