Dominantní postavení PVC v aplikacích plastů ve stavebnictví

1. Úvod

Obr. č. 1 – Výroba plastů ve světě a v Evropě v období 2004–2014. Zdroj: Plastics Europe.

Výroba, spotřeba a aplikace plastů vykazují celosvětově trvalý vrůst. Evropa ve výrobě zaznamenává naopak stále ještě nižší hodnoty proti rekordnímu roku 2007 – obr. č. 1.

2. Polyvinylchlorid (PVC)

Obr. č. 2 – Světová výroba a spotřeba plastů v roce 2014 dle typů. Zdroj: Plastics Europe.

Ve světovém žebříčku výroby termoplastů ve výši 260 mil. tun v roce 2014 se PVC řadí na třetí místo za polyetylenem a polypropylenem, když se zpracovalo 40,6 mil.tun PVC – obr. č. 2. Do roku 2021 prognózuje Ceresana růst spotřeby o 3,2 % ročně. Jiné zdroje (Markets and Market) prognózují roční růst o 5,2 % do roku 2018.

Obr. č. 3 – Spotřeba plastů v roce 2014 v Evropě podle aplikací. Zdroj: Plastics Europe.

Stavebnictví spotřebovává pětinu ze všech plastů – obr. č. 3. Dominantní postavení mezi plasty, aplikovanými ve stavebnictví, zaujímá PVC. Celkem 65 % světové výroby PVC se aplikuje ve stavebnictví, v Evropě se jedná o 70 %. První aplikací PVC ve stavebnictví byly v roce 1935 trubky pro vodu a chemikálie.

2.1. Historie

V roce 1835 syntetizoval Reqnault vinylchlorid (C₂H₃Cl). Ten je základním monomerem pro výrobu polyvinylchloridu. V současné době se vinylchlorid průmyslově vyrábí z kuchyňské soli (NaCl) a etylenu z ropy nebo i z přírodního etylalkoholu. První patent na výrobu polyvinylchloridu (PVC) polymerací vinylchloridu je z roku 1913 – autor Klatte z Německa. Poloprovozní výrobu zahájil německý IG Farben v roce 1934. Obchodní název prvního PVC – Igelit se následně stal synonymem názvu pro fólie a často se dodnes nesprávně používá i pro obaly a tašky – „igelitky“ z jiných polymerů. V roce 1950 se spotřebovalo pouze 220 tis. tun PVC na celém světě.

Následně se realizovaly výrobní jednotky na PVC po celém světě, Evropa a USA ztrácely podíly na trhu a region Asia – Pacifik se stal 50% odběratelem PVC. Největším výrobcem PVC se stala japonská společnost Shin-Etsu Chemical s kapacitou 3,6 mil. tun. V Evropě disponuje největší kapacitou firma Ineos Vinyl – 1,8 mil. tun PVC.

V zemích bývalého Československa se začalo s průmyslovým zpracováním PVC v roce 1940 ve Fatře Napajedla. Vlastní výroba PVC emulzní polymerací vinylchoridu byla zahájena v r. 1951 ve slovenské chemičce v Novákách, současná kapacita je 80 tis. tun/rok. Velkokapacitní výroba PVC suspenzní polymerací vinylchloridu byla zahájena v r. 1975 ve Spolaně Neratovicích s kapacitou přes 100 tis. tun. V rámci privatizace Unipetrolu, jehož součástí byla i Spolana, došlo k fúzi Spolany s polským výrobcem PVC – s firmou Anwil ve Wloclawku.

2.2. Vlastnosti a aplikace

Obr. č. 4 – Aplikace PVC v Evropě v roce 2013. Zdroj: Ceresana a Sdružení EPS ČR.

PVC má výbornou schopnost snášet se s různými aditivy, zejména změkčovadly, která ovlivňují a předurčují mechanické vlastnosti, světelnou a povětrnostní odolnost, barvu a elektrické vlastnosti výrobku. Důsledkem je extrémní variabilita PVC, která vede k širokému spektru výrobků od kabelů, elektroinstalačních profilů, krytů elektrických přístrojů přes potrubí, okenní profily, podlahové krytiny, dětské hračky až k obalům na krevní deriváty. Výrobky z PVC mohou být tuhé nebo ohebné, barevné, opalescentní nebo průhledné, izolanty nebo vodiče. Hlavní aplikační uplatnění PVC výrobků je patrné z obr. č. 4.

2.2.1 Profily z PVC

Evropský trh plastových profilů představoval v roce 2014 spotřebu 1,8 mil. tun vytlačovaných výrobků od 900 společností. Dominantní postavení (90 %) mají profily z PVC, jejichž růst do roku 2018 má činit 5,3 % ročně. Týká se desek, profilů pro obklady budov, lišt pro interiéry, dřevoplastových podlahovin a zejména dveří a okenních rámů. Posledně jmenované aplikace se realizují již 70 let. Přes 40 % evropského trhu – 57,1 mil. kusů okenních rámů je z PVC.

2.2.2 Trubky z PVC

Světový trh plastových trubek pro rozvod kapalin, včetně pitné vody, má prognózovaný růst aplikací v období 2014–2019 o 6,7 % ročně na 19,3 miliard běžných metrů v roce 2019. PVC má dominantní postavení v těchto aplikacích.

2.2.3 Podlahoviny

PVC je nejvýznamnějším materiálem pro výrobu podlahových krytin. Podlaha z PVC je levná, trvanlivá a lze aplikovat zejména dekory a snadno se čistí. Nároky na její údržbu jsou minimální, je hygienická a téměř nehořlavá. Jednotlivé části PVC podlahovin lze poměrně snadno spojovat svařováním.

2.2.4 Vodotěsné folie

Obr. č. 5 – Evropský trh plochých střech a podíly EPS v různých zemích v roce 2012. Zdroj EUMEPS.

Ve střešních izolacích budov mají nezastupitelnou roli vodotěsné folie. Evropský trh izolací plochých střech představoval v roce 2012 plochu 280 mil. m², z toho na 55 mil. m² je aplikován EPS. ČR zaujímá svým podílem 7 % třetí místo v EU – obr. č. 5. Při realizaci zateplení plochých střech hrají významnou roli vodotěsné folie na bázi PVC. Očekává růst spotřeby výše uvedených folií do roku 2020 v průměru o 8,4 % ročně. Pro tyto aplikace je nutno zajistit, aby PVC folie neobsahovaly změkčovadla ftaltátového typu, která při vyšších teplotách narušují EPS

3. Udržitelnost PVC

PVC je nízkouhlíkový plast, vyráběný z přírodního chloridu sodného a etylenu z ropy nebo z přírodního alkoholu.

3.1.Environmentální údaje o PVC

Podle údajů konzultantské firmy PE International, která se specializuje na aktivity v oblasti udržitelnosti, bylo dosud zpracováno 250 LCA studií o životním cyklu PVC a výrobků z PVC.

Cílem environmentálního prohlášení o produktu je odlišit produkty, které jsou v jednotlivých fázích životního cyklu šetrnější k životnímu prostředí, než produkty srovnatelné. Mezinárodní standardizační postupy jsou zakotveny ve třech ISO normách. Nejdůležitější z nich je ISO 14025, podle které vydala Evropská asociace výrobců plastů – PlasticsEurope – v květnu 2015 novelizované EPD pro PVC, vyrobené suspenzní a emulzní technologií. Základní hodnoty jsou uvedeny v tabulce 1.

3.2. Vinyl 2010

Koncem minulého století vyhlásili výrobci PVC iniciativou VINYL 2010, která byla zaměřena na partnerství pro udržitelný rozvoj. Konkrétně se jednalo o:

• Kontinuální zlepšování environmentálních podmínek při výrobě vinylchloridu a PVC, dodržování limitu obsahu volného vinylchloridu v PVC.
• Používání udržitelných (neškodných) aditiv pro PVC.
• Zaměření se na efektivní využití PVC výrobků po skončení jejich životnosti (recyklace).

Stručně uvádím plnění cílů:

• V souladu s cíli Vinyl 2010 bylo ukončeno používání stabilizátorů na bázi kadmia v EU–15 v roce 2001 a v EU–27 v roce 2007.
• V roce 2010 došlo k dalšímu snížení aplikací olovnatých stabilizátorů v EU–15 o 75,9 % proti roku 2000. Bylo tak dosaženo 95 % objemu produktů bez olova.
• Nepoužívání Bisfenolu A při výrobě PVC bylo zrealizováno v EU–15 v roce 2001.
• Recyklace spotřebitelského odpadu PVC dosáhla v roce 2010 hmotnosti 260 842 tun, což představuje výrazné překročení cíle 200 000 tun. Za celou dobu působení iniciativy Vinyl 2010 bylo recyklováno 949 516 tun PVC. Nutno podotknout, že přesně uváděné množství je dáno skutečností, že hodnoty jsou auditované, oproti často uváděným odhadům konzultantských firem pro ostatní plasty.

Recyklací PVC se v EU zabývá 9 asociací. Největší podíl na uvedených aktivitách má Recovinyl se sídlem v Bruselu se zastoupením v 15 zemích, včetně ČR. Společnost poskytuje finanční stimuly pro podporu recyklace tvrdého i měkčeného PVC odpadu. V ČR je šest certifikovaných firem pro tento systém, přičemž objem recyklovaného PVC se z 1 165 tun v r. 2007 zvýšil na 16 464 tun v roce 2010.

Na webových stránkách www.recovinyl.com je k dispozici v češtině návod „Recyklace tvrdého a měkčeného PVC“ s kontaktem na zástupce v ČR.

3.3. Vinyl Plus

V roce 2011 byl představen ještě ambicióznější, dobrovolný program VinylPlus, který vytyčuje úkoly do roku 2020. Program je založen na těchto výzvách:

• Efektivní využití a řízení PVC během životního cyklu – recyklovat 800 tis. tun PVC po skončení jeho aplikace v roce 2020. Vyvinout a aplikovat inovativní technologie k recyklaci 100 tis. tun/rok PVC, považovaného dnes za obtížně recyklovatelný.
• Aplikace udržitelných aditiv. Ukončit náhradu olovnatých stabilizátorů v EU–27 do konce roku 2015. Zpracovat kriteria pro udržitelné aplikace ostatních aditiv.
• Snížit spotřeby energií u výrobců PVC polymerů o 20% do roku 2020. Zpracovat program snížení spotřeby energií u zpracovatelů PVC.

Obr. č. 6 – Výsledky recyklací PVC za období 2001–2014, z aplikací – shora: kabely, tvrdé PVC, potrubí, podlahoviny, okenní rámy. Zdroj: www.vinylplus.eu.

Výsledkem je trvalý růst produkce recyklátu z PVC ze stavebních aplikací – obr. č. 6.

Vysoká míra mechanických recyklací PVC v Německu je založena na systému více sběrných míst, která jsou vybavena pro třídění, drcení, separaci a výrobu recyklátu. Tento produkt spotřebovává o 85 % méně energie, než je potřebné pro nový PVC granulát. Pouze 2,5 % odpadního PVC je skládkováno. Energetické využití PVC odpadů je možné v zařízeních pro spalování odpadů, kde nehrozí vznik nebezpečných dioxinů a furanů.

4. Závěr

Světová výroba PVC zaznamenává růst kolem 4 % ročně. Staré, nízkokapacitní jednotky v Evropě budou kvůli ekologickým i nákladovým výrobním problémům postupně zavírány a nastane deficit mezi výrobou a spotřebou.

S oživením stavebnictví budou růst i požadavky na dodávky PVC. Ty se budou řešit importem, zejména z USA a Asie. Část deficitu se bude řešit i využitím mechanických recyklací odpadního PVC. Skládkování PVC odpadů nebude od roku 2025 v EU možné. Nerecyklovatené odpady bude nutno využívat energeticky. PVC komodita si své třetí místo v pořadí nejpoužívanějších plastů na světě udrží.

Literatura

• GENZEL, E., Spielraum für Architekten und Ingenierere, Kunststoffe, 2010, č. 5, str. 100
• VEJRAŽKOVÁ, J., Plasty pro stavebnictví a architekturu 13 – PVC, www.happymaterials.com, 7. 5. 2008
• VÖRÖS, F., Polyvinylchlorid (PVC) pro udržitelné budovy, Tepelná ochrana budov, 2010, č. 6, str. 22
• VÖRÖS, F., Udržitelné plasty – polyvinylchlorid, Plasty a kaučuk, 2012, č. 3–4, str. 68
• VÖRÖS, F., Aliance proti nedostatku plastů se týká i stavebních aplikací, www.stavba.tzb-info.cz/izolace-strechy-fasady, 17. 10. 2015
• SCHEYS, G., Sustainable Building with Plastics Naturaly, www.plasticseurope.org, www.federplast.be
• Analyse der PVC Produktion, Verarbeitungs-abfall-und Verwertungsströme in Deutschland 2013, www.consultic.com, říjen 2014
• KURAŠ, M., Vznik dioxinů při termickém rozkladu PVC, Odpady, 2015, č. 12, str. 25