Pěnový polystyren v Německu: Historie, inovace a recyklace

Pěnový polystyren (EPS), často označovaný v Německu jako „Styropor“, je jedním z nejpoužívanějších izolačních materiálů ve stavebnictví a obalovém průmyslu v celé Evropě. Jeho jedinečné vlastnosti - lehkost, pevnost, účinná tepelná izolace a nízký dopad na životní prostředí po celou dobu životního cyklu - z něj činí strategický materiál pro dosažení uhlíkové neutrality v rámci evropské zelené transformace.

Historie a vývoj pěnového polystyrenu

Historie pěnového polystyrenu sahá do počátku 20. století. První finální produkt ve formě pěnového PS byl průmyslově vyroben na zakázku amerického ministerstva obrany v roce 1940 u firmy Dow. Jednalo se o technologii vytlačování krystalového PS s nadouvadlem, kterým byl izobutylen. Takto vyrobená vytlačovaná pěna se aplikovala v záchranných vestách pro americké námořníky nebo ve formě značkovacích námořních bójí. Později se vynikající izolační vlastnosti XPS desek začaly využívat ve stavebnictví.

Dnes nejvíce používaný zpěňovatelný polystyren, vyrobený suspenzní polymerací, začala vyrábět firma BASF v roce 1949, kdy brněnský rodák Fritz Stastny náhodně objevil první Styropor. Uvádění na trh bylo zahájeno v roce 1951. Rok 1952 byl pro EPS významný představením Styroporu na výstavě Kunstostffe 1952 v Düsseldorfu.

Rozšíření výroby a spotřeby

Od prvních několika tun EPS z roku 1951 doznala světová výroba v roce 1960 hodnoty pouhých 35 000 tun. V roce 1990 to již bylo 950 000 tun. V dalších 5 letech se zvýšil počet výrobců na 60 s instalovanou kapacitou 2 mil. tun. V roce 2015 již necelá stovka výrobců dodala na světový trh 6,3 mil. tun EPS. Do roku 2050 se odhaduje zvýšení světové spotřeby EPS ze současných 6,3 na 15 mil. tun, přičemž motorem bude Asie.

Pěnový PS je tvořen z 2 % PS a 98 % vzduchu - jde tedy o inženýrské uspořádání a nově se proto prosazuje v rámci evropské asociace zpracovatelů a výrobců EPS - EUMEPS, jejímž členem je i české Sdružení EPS ČR, název AIRPOP.

Čtěte také: Jak KVK Penopol šetří energii a zatepluje?

Německá dominance a inovace

Německo hraje klíčovou roli ve výrobě a spotřebě pěnového polystyrenu v Evropě. Vůbec největším evropským spotřebitelem je Polsko, na druhém místě figuruje Německo. Zároveň patří Německo spolu s Francií a Itálií k největším producentům odpadu z EPS v Evropě. To svědčí o širokém využití materiálu v německém průmyslu.

Fritz Stastny, německý inženýr rakouského původu narozený v Brně, vyvinul Styropor pro německý chemický gigant BASF. Tento termín překonal svůj původ a stal se v Německu běžnou součástí každodenního jazyka. BASF, jeden z předních světových výrobců, paradoxně upouští od klasického bílého polystyrenu Styropor a v současnosti ho vyrábí již jen v chemičkách v německém Ludwigshafenu a v Ulsanu v Jižní Koreji. Podle Stefanie Gebhardtové z BASF přitom společnost produkci v Koreji ještě letos ukončí.

Neopor - šedý polystyren

Neopor, neboli šedý polystyren, je nástupce klasického bílého polystyrenu, ve kterém BASF vidí budoucnost. S jeho vývojem odstartoval poté, co Styroporu vypršel patent, a výroba pěnového materiálu se tak otevřela pro veškerou konkurenci. Materiál s přídavkem grafitu má zhruba o pětinu lepší izolační vlastnosti než jeho předchůdce. Na fasádě tedy není potřeba tak široká vrstva a využití tudíž nachází především na stavbách, kde existuje nějaké prostorové omezení. Logicky je Neopor také dražší a pro výrobce ziskovější.

Využití pěnového polystyrenu v Německu a Evropě

V Evropě se spotřebovává 80 % EPS ve stavebnictví a 18 % v obalech. V Německu existují pokročilé systémy recyklace polystyrenu EPS, které umožňují opětovné využití až 75 % materiálu použitého ve stavebních a obalových prvcích z EPS.

Aplikace ve stavebnictví

Trvalý růst spotřeby EPS v posledních letech je dán především novými požadavky na izolace budov, které spotřebovávají 40 % energie a mají tedy na svědomí vysoké exhalace CO2. Snižování energetické náročnosti budov pomocí zateplení je významným krokem v plnění ekologických závazků a zároveň cestou k finančním úsporám. Jako klíčové izolanty jsou přitom používány fasádní desky z pěnového polystyrenu nebo minerální vlna. Na pěnový polystyren připadalo v roce 2019 přibližně 60 % trhu (vnější tepelně-izolační kompozitní systémy ETICS). Jeho obliba vychází z toho, že je levnější, lépe manipulovatelný a má stabilní izolační vlastnosti.

Čtěte také: Zjistěte, jak IFC límec zlepšuje izolaci

Kromě klasického EPS desek se využívá také extrudovaný polystyren (XPS). V současné době vyrábí XPS v Evropě se standardními rozměry 1250x600 mm a tloušťkou 20-300 mm téměř 30 firem s 3000 zaměstnanci. V roce 2009 se v Evropě vyrobilo 12 mil. m3 XPS. Lídrem na trhu je Dow, následovaný BASF. Spotřeba XPS v Evropě je orientována ze 65 % na izolace podlah a perimetrů, z 15 % na izolace střech a z 12 % na izolace stěn.

Vhodně vybranou tepelnou izolací lze docílit významné úspory nákladů na vytápění nebo klimatizaci. Další podstatnou funkcí izolačních materiálů je ochrana proti požáru a účinná zvuková izolace.

Obalový průmysl

Přes 100 000 tun krystalového polystyrenu se zpracuje technologií vyfukování pěnových PS fólií na výrobky pro balení potravin. V obalovém sektoru se aplikuje 40 % spotřebovaných plastů. Udržitelnost je hlavním cílem inovací v obalovém průmyslu, přičemž úspory energie a využití odpadů po skončení životnosti patří mezi priority. Vlastnosti polystyrenu EPS umožňují jeho efektivní využití pro balení citlivého zboží s důrazem na ochranu proti nárazu a poškození během přepravy. Typickým příkladem jsou elektrospotřebiče, jako jsou televizory, chladničky, pračky, počítače, mikrovlnné trouby nebo rádia.

Polystyren EPS se používá také v potravinářském průmyslu, kde se vyžaduje vysoká kvalita tepelné izolace, odolnost proti vlhkosti a nárazu. Obaly z EPS na potraviny, jako jsou krabice na přepravu masa, ryb, ovoce, zeleniny nebo zmrzliny, zajišťují zachování čerstvosti potravin a ochranu jejich výživové hodnoty. Důležité upozornění: Jednorázové obaly na potraviny, jako jsou nádoby, tácky a kelímky běžně používané v obchodech, nejsou vyrobeny z polystyrenu EPS! Tyto obaly jsou vyrobeny z jiných materiálů, jako je PSP (polystyrenový papír), XPS nebo fólie z kompaktního polystyrenu, které vznikají jinou technologií - vytlačováním krystalického polystyrenu a následným vyfukováním. Kromě již zmíněných oblastí se polystyren EPS používá také pro výrobu různých specifických obalů v dalších odvětvích, jako jsou například léčiva, kosmetika, zahradnické výrobky nebo zdravotnické prostředky.

Recyklace a cirkulární ekonomika pěnového polystyrenu

Polystyren je obecně lehký a poměrně snadno se rozpadá. Lze ho recyklovat v místech, kde existují zařízení k tomu určená. Pěnový polystyren (EPS) je z 98 % tvořen vzduchem a ze 2 % polymerem. Lze ho velmi dobře recyklovat, svůj recyklační potenciál ovšem v současnosti nenaplňuje.

Čtěte také: Prozkoumejte vlastnosti a použití elastifikovaného polystyrenu

Iniciativy v recyklaci

V Německu existují pokročilé systémy recyklace polystyrenu EPS, které umožňují opětovné využití až 75 % materiálu použitého ve stavebních a obalových prvcích z EPS. V Rakousku a Belgii se používá tzv. mechanická recyklace polystyrenu EPS. EPS se rozdrtí, rozemele a následně zpracuje na granulát, který se používá k výrobě nových izolačních desek nebo lehkých stavebních materiálů. V Nizozemsku a Dánsku se v současné době vyvíjejí také metody chemické recyklace polystyrenu EPS. Tyto metody rozkládají polystyren EPS na původní styrenový monomer, který lze znovu použít k výrobě nového EPS.

Důležitou součástí oběhového hospodářství EPS polystyrenu je aktivní účast výrobců na recyklaci vlastních výrobků. Recyklace odpadu EPS přímo od výrobců umožňuje opětovné využití čistého odpadu EPS ze staveb nebo demolic jako suroviny při výrobě nových výrobků z EPS. Kromě výrobců recyklují polystyren EPS také specializovaní recyklátoři.

PolyStyreneLoop

V nizozemském přístavním městě Terneuzen zahájila provoz první továrna v Evropě na recyklaci pěnového polystyrenu ze stavebnictví - PolyStyreneLoop. Složilo se na ni 70 firem a organizací z celkem 18 zemí Evropy, včetně Česka. Recyklační zařízení PolyStyreneLoop bylo postaveno s cílem prokázat technickou a ekonomickou proveditelnost velkoplošného řešení uzavřeného cyklu pro recyklaci demoličního odpadu z EPS. Zpočátku bude recyklovat stavební a konstrukční odpad z Nizozemska i Německa a přeměňovat jej na nový, vysoce kvalitní suroviny pro izolační materiály. Později bude přijímat také demoliční odpad z dalších zemí. Při získávání cenného bromu bude bezpečně odstraněn i dříve používaný retardér hoření HBCDD a další druhy nečistot, jako jsou stavební zbytky nebo cement.

Závod je schopen ročně recyklovat 3300 tun demoličního odpadu z pěnového polystyrenu pocházejícího ze stavebnictví, čímž ověřuje technickou, environmentální a ekonomickou proveditelnost nového recyklačního procesu, v němž lze pěnový polystyren obsahující HBCDD plně začlenit do oběhového hospodářství místo toho, aby se z oběhu vytratil. Později bude recyklovat také extrudovaný polystyren neboli XPS.

Evropské iniciativy a cíle

Výzkumné centrum Evropské komise (JRC) zveřejnilo studii referující o vysokém potenciálu pěnového polystyrenu pro oběhové hospodářství. Pěnový polystyren se umístil na 5. - 7. místě mezi 12 druhy odpadů, u nichž by měla Evropa přednostně řešit systém třídění a následné eliminace ve vztahu k cirkulární ekonomice. Větší potenciál pro cirkulární ekonomiku než EPS mají dle výzkumného střediska EK už jenom PET obaly, polyethylen, obnošené a řádně znovupoužitelné oděvy a pryž (např. z pneumatik).

Evropské sdružení výrobců EPS (EUMEPS) se zavázalo, že do roku 2025 bude evropský polystyrenový průmysl recyklovat 46 % vzniklého odpadu z EPS. Podle studie zadané dánským Úřadem pro ochranu životního prostředí se recyklací 1 kg EPS ušetří 1,8 kg CO2 v porovnání s výrobou zcela nového EPS. Materiál, který byl vynalezen před 70 lety, lze recyklovat mnohokrát, aniž by se změnily jeho vlastnosti.

Budoucnost pěnového polystyrenu

Éra bílých lehkých kuliček přitom ještě zdaleka neskončila. Spotřeba EPS ve světě roste stálým tempem okolo pěti procent ročně, které lze očekávat i do budoucna. Pětiprocentní růst očekává i studie společnosti Market Density, podle které dosáhne světový trh s polystyrenem do pěti let hodnoty 19,9 miliardy dolarů. Motorem bude Asie. Do roku 2020 se mají kapacity zvýšit o 1 mil. tun.

Spotřeba energií na výrobu EPS suroviny se bude trvale snižovat v důsledku levnějších surovin, zejména etylenu z břidlicového plynu a vyšších výrobních kapacit, postupného přechodu ze suspenzních polymerací na extruzní výrobu EPS granulí, cílově na taveninu přímo z blokové výroby krystalového procesu.

Dojde ke zlepšení ekologických parametrů EPS výrobků snížením:

• obsahu pentanu ze současných 6 pod 3 %,
• volného styrenu ze současných 1000 pod 200 ppm,
• obsahu benzenu ze současných 10 pod 5 ppm,
• přechodem z retardéru hoření z dříve používaného HBCD na PolyFR a výhledově na bezhalogenovaný typ,
• spotřeby energie na 1 kg EPS.

Udržitelnost EPS izolací lze deklarovat dle údajů firmy TOTAL. K výrobě 50 m3 EPS se spotřebuje 15,9 barelů ropy, při aplikaci EPS jako izolace za celou životnost až 50 let se ušetří 377,4 barelů ropy. Po skončení životnosti lze využít i energetický potenciál EPS ve výši 40 MJ/kg.

Firma BASF, která vyrábí jak EPS, XPS, tak i PUR, uvádí, že v roce 2013 se podílel tento sektor 9 % na obratu firmy a v důsledku aplikací EPS a PUR došlo celosvětově ke snížení emisí o 300 mil. tun CO2, z toho 246 mil. tun ve stavebnictví včetně budov.

Srovnání izolačních materiálů

Každá tepelná izolace má své výhody a nevýhody a samozřejmě také preferenční umístění. Lze říci, že zde platí základní princip, totiž čím levnější, tím horší užitné vlastnosti.

Zatímco v anglicky mluvících zemích je pojmenování expandovaného polystyrenu EPS jednoznačné, regionální nuance přetrvávají i dnes. V Irsku je znám jako „Aerobord“, což je obchodní značka, která se stala běžným synonymem pro pěnový polystyren EPS v izolačních a stavebních řešeních. Ve Švýcarsku se expandovaný polystyren EPS označuje standardizovaným technickým názvem - ve francouzsky mluvících oblastech jako „polystyrène expansé“, v ostatních regionech ekvivalenty v národních jazycích.

tags: #penovy #polystyren #nemecko #informace

Oblíbené příspěvky:

• Přesné řezání s Bosch FSN Professional
• metody práce s šedým podlahovým polystyrenem
• Přečtěte si o cihle Porotherm 50 T Profi
• výhody instalace solárního panelu na střechu vozu
• Zabraňte vlhkosti v dřevostavbě s parozábranou