WPROWADZENIE

Dzisiaj przy wyborze materiałów i produktów trzeba wziąć pod uwagę szczególnie ważny problem. Ten problem to wpływ na środowisko. Prawie każdy słyszał o warstwie ozonowej, lotnych związkach organicznych (VOCs), kwaśnych deszczach oraz o polityce dotyczącej surowców wtórnych i odpadów. Istnieje jednak wielka różnica między znajomością pojęć a rozumieniem istoty sprawy. Pośród tak silnych emocji, fakty mogą pomieszać się ze złudzeniami. Szczególnie tworzywa sztuczne przyciągają nadmierną uwagę. Na szczęście nowa dyscyplina zajmująca się badaniem równowagi ekologicznej umożliwia obiektywną ocenę materiałów w ciągu całego ich "cyklu życiowego" (czyli wytwarzania, przetwarzania, stosowania, recyrkulacji i ostatecznego ich usuwania), pozwalającą ustalić ich rzeczywisty wpływ na środowisko. Styropian (spieniony polistyren, ang. skrót EPS) umożliwia zarówno efektywne wykorzystanie zasobów, jak również - na wszystkich etapach swego "cyklu życiowego" - wywiera niewielki wpływ na środowisko. Producenci polistyrenu do spieniania zachęcają do ponownego wykorzystania odpadów z tworzyw sztucznych wszędzie tam, gdzie jest to ekonomicznie i środowiskowo uzasadnione. Ponadto aktywnie popierają inicjatywy wykorzystania surowców wtórnych poprzez badania i programy rozwojowe oraz popieranie indywidualnych projektów w tym zakresie. Celem tej broszury jest przedstawienie relacji między styropianem a środowiskiem.

1. Stosowanie styropianu jest obojętne dla warstwy ozonowej

Gaz ozonowy tworzy cienką warstwę w stratosferze ziemskiej, rozciągającą się w przybliżeniu od 15 do 50 kilometrów nad poziomem Ziemi. Warstwa ta zatrzymuje wiele szkodliwego promieniowania ultrafioletowego (UV) pochodzącego ze Słońca. W ciągu ostatniego dziesięciolecia stało się powszechnie wiadome, że rodzina związków chemicznych znana pod nazwą chlorofluoropochodnych węglowodorów (ang. CFCs) wywiera szkodliwy wpływ na ozonową warstwę ochronną. Jako że CFCs są względnie trwałe, mogą się przemieścić do stratosfery, gdzie ulegają rozkładowi, wydzielając atomy chloru, które potrafią zniszczyć wiele cząsteczek ozonu. W przypadku polistyrenu do spieniania i styropianu nie używa się i nigdy nie używano CFCs na żadnym etapie produkcji czy stosowania. Czynnikiem spieniającym jest pentan, weglowodór prosty, który nie zawiera atomów chloru i szybko rozkłada się na niskich wysokościach.

2. Styropian tylko w niewielkim stopniu i jedynie w pośredni sposób przyczynia się do wytworzonych przez człowieka lotnych związków organicznych (VOCs)

Stosowanie styropianu zwiększa zaledwie o 0,2% całkowitą emisję wytworzonych przez człowieka lotnych związków organicznych VOCs.

Wynika to ze stosowania pentanu - gazu uwalnianego w czasie wytwarzania z polistyrenu do spieniania gotowych wyrobów. Pentan należy do alkanów - rodziny chemicznej, w skład której wchodzą lepiej znane gazy naturalne metan i etan, jak również propan (LPG) i butan, stosowane jako paliwo do gotowania, ogrzewania i transportu. Trzeba tu jednak wyraźnie podkreślić, iż znacznie większe ilości metanu uwalniane są prz rozkładzie odpadów pochodzących z gospodarstwa domowego niż odpowiednia ilość pentanu przy produkcji styropianu. Profesor Hocking z Uniwersytetu Victoria w Kanadzie wykazał ostatnio, że ilość metanu uwolniona przy rozkładzie zwykłego jednorazowego papierowego kubka jest 50 razy większa od ilości pentanu wytworzonego przy produkcji kubka ze styropianu [1]. Jeszcze większe ilości VOCs wydzielają się przy spalaniu paliw kopalnych, czy też podczas wielu naturalnych procesów. Tym niemniej przemysł pracuje już nad ograniczeniem emisji tych substancji.

3. Styropian nie wywołuje kwaśnych deszczów

Stosowanie styropianu jako skutecznego materiału termoizolacyjnego i surowca do produkcji lekkich opakowań zmniejsza emisje powodujące "globalne ocieplenie", "efekt cieplarniany" i kwaśne deszcze.

Niektóre tak zwane gazy cieplarniane, obejmujące parę wodną, dwutlenek węgla i ozon, przepuszczają promieniowanie krótkofalowe, ale pochłaniają (absorbują) długofalowe. Ciepło słoneczne dociera do nas jako krótkofalowe promieniowanie, które ogrzewa Ziemię. Ciepło to jest uwalniane w postaci promieniowania długofalowego, które jest następnie zatrzymywane w atmosferze przez te gazy. Ponieważ mechanizm ten jest podobny do działania szklarni ogrodowej, zjawisko nazwano "efektem szklarniowym", czyli "cieplarnianym". Bez tego zjawiska temperatura Ziemi byłaby o 30 stopni niższa.
W rzeczywistości zbyt niska, aby mogło przetrwać życie ludzkie. W ciągu ostatniego stulecia zwiększone spalanie paliw kopalnych, działalność rolnictwa i transportu doprowadziły do dramatycznego zwiększenia emisji pewnych "gazów cieplarnianych". Nowsze "gazy cieplarniane", takie jak CFCs, przyczyniły się do tego wzrostu i istnieje szeroko rozpowszechniona obawa, że równowaga naturalna jest obecnie zakłócana, co doprowadzi do większego nagromadzenia ciepła w atmosferze. Zjawisko to zostało nazwane "globalnym ociepleniem" i ocenia się, że jeśli emisje gazów cieplarnianych nie zostaną zmniejszone, temperatura na powierzchni Ziemi może wzrosnąć.

Dwutlenek węgla przyczynia się do "globalnego ocieplenia" w takim samym stopniu jak wszystkie inne gazy cieplarniane razem wzięte. Około 80% emisji dwutlenku węgla pochodzi ze spalania paliw kopalnych. Globalny wynik tego procesu potroił się w ciągu ostatnich czterdziestu lat. Kwaśne deszcze powodują głównie dwie grupy gazów: tlenki siarki i tlenki azotu. Wytwarzanie energii elektrycznej jest głównym źródłem tlenków siarki, podczas gdy tlenki azotu są składnikiem spalin pochodzących z układów wydechowych pojazdów. Gazy te reagują z wilgocią atmosferyczną (czyli parą wodną), zwiększając jej kwasowość. Kiedy wilgoć ta opada w postaci deszczu, może zniszczyć życie roślinne i zwierzęce, szczególnie w lasach i jeziorach słodkowodnych. Naukowcy zgadzają się co do tego, że skutecznym sposobem rozwiązywania tych problemów jest zmniejszenie emisji dwutlenku węgla oraz tlenków siarki i azotu. Najbardziej praktycznym sposobem osiągnięcia tego efektu jest zmniejszenie zużycia paliw kopalnych poprzez efektywniejsze wykorzystanie energii w procesach grzewczych i w transporcie. Izolacje styropianowe w znacznym stopniu przyczyniają się do oszczędności energii w budownictwie mieszkalnym i przemysłowym. Co więcej, ponieważ styropian jest bardzo trwałym materiałem, raz wbudowany - przez wiele lat przyczynia się do oszczędzania energii. Zaś stosowanie go w opakowaniach do transportu, przy tej samej wartości izolacyjnej połączonej z niską wagą, może prowadzić do zmniejszenia zużycia paliwa i przez to do niższej emisji spalin. Te oszczędności znacznie przewyższają energię zużytą na produkcję i przerabianie styropianu w gotowe produkty. Tym samym używanie styropianu prowadzi do istotnego ograniczenia zużycia energii.

4. Produkcja i stosowanie styropianu jest całkowicie bezpieczne dla zdrowia i dla środowiska naturalnego

Produkcja, przetwarzanie i stosowanie styropianu nie stanowi zagrożenia dla zdrowia czy środowiska, przy założeniu, że stosuje się właściwe normy postępowania.

Styropian zawiera około 98% powietrza. Pozostałe 2% stanowi polistyren. Czynnikiem spieniającym stosowanym do wytworzenia styropianu jest pentan. Podobnie jak inne gazowe alkany, takie jak np. metan, pentan jest stale wytwarzany w naturalnych procesach zachodzących m.in. w układzie trawiennym zwierząt i podczas beztlenowego rozkładu materii roślinnej przez mikroorganizmy. Po uwolnieniu do atmosfery gazy te szybko ulegają rozkładowi [2].

W polistyren do spieniania wprowadza się pewną ilość dodatków. Niektóre zwiększają wydajność formowania, co prowadzi do oszczędności energii i poprawy ekonomiczności procesu, inne obniżają palność gotowych wyrobów, co jest często ważnym czynnikiem przy stosowaniu styropianu w budownictwie. Dodatki te stosuje się w bardzo małych stężeniach. Wszystkie dodatki są starannie wybrane, aby zapewnić, że wytwarzanie przebiega zgodnie z najbardziej ścisłymi wytycznymi dotyczącymi wpływu na zdrowie i środowisko w warunkach eksploatacji. Gatunki styropianu przeznaczone do kontaktów z żywnością, co do składu, spełniają surowe wymagania norm w tym zakresie.

5. Odpady ze styropianu stanowią marginalne źródło odpadów

Odpady styropianowe stanowią mniej niż jedną dziesiątą procentu wagi odpadów komunalnych. Większość opakowań styropianowych trafia na końcu do komunalnego systemu odpadów w postaci śmieci pochodzących z domów i biur. W Europie odpady komunalne stanowią w przybliżeniu 5 % wszystkich wytworzonych odpadów stałych (tzn. z pominięciem odpadów ciekłych i gazowych); głównym źródłem pozostałych 95 % jest rolnictwo i przemysł górniczy. Udział wszystkich tworzyw sztucznych w całkowitej ilości odpadów komunalnych stanowi w przybliżeniu od 7 do 7,5 procent wagowych, czyli mniej niż stanowi szkło czy metale i znacznie mniej niż papier [3].

Wielu ludzi uważa, że skoro styropian ma dużą objętość, to jest głównym składnikiem śmieci. Jeśliby odpady styropianowe zostały ściśnięte przy pomocy urządzeń rozdrabniających i zagęszczających, zobaczylibyśmy wyraźnie, że ich wkład do ilości odpadów jest mały, a także koszt transportu w celu ponownej przeróbki jest minimalny. Jednakże, chociaż styropian relatywnie w niewielkim stopniu przyczynia się do wzrostu ilości odpadów, trzeba kontynuować przetwarzanie wtórne (ang. recycling).

6. Styropian może być i jest ponownie używany i przetwarzany, a "zawartość energetyczną" można odzyskiwać

Istnieje wiele możliwości gospodarki odpadami obejmującej wstępną redukcję, ponowne użycie, przetwarzanie (ang. "recycling") mechaniczne, odzyskiwanie energii oraz wyrównywanie zagłębień terenu.

Technologie przetwarzania (ang. "recycling") mogą być różne, zależnie od ilości i składu zebranych odpadów. W ten sposób programy gospodarki odpadami mogą być dostosowane do miejscowych warunków, takich jak infrastruktura zbierania odpadów i zapotrzebowania na przetworzone produkty. Techniki przetwarzania muszą być dobrane tak, aby maksymalnie zwiększyć wartość produkowanych towarów przy równoczesnej minimalizacji zużycia środków stosowanych przy transporcie, sortowaniu i czyszczeniu odpadów. Oczywiście nieroztropnością jest stosowanie metod, które mają bardziej szkodliwy wpływ na środowisko niż to można uzasadnić wartością przetworzonego produktu końcowego. Krótki przewodnik technik przetwarzania zamieszczono dalej.

Wstępna redukcja. Im mniejszy i lżejszy jest używany produkt, tym mniej odpadów powstaje na końcu. Od kilku lat przy produkcji styropianu korzysta się z dobrych projektów i ulepszeń w zakresie eksploatacji surowców, co prowadzi do zmniejszenia ilości odpadów. Produkcja wyrobów do izolacji w budownictwie jest bezodpadowa, gdyż wszelkiego rodzaju obrzynki i skrawki powstające w trakcie cięcia płyt są już od dłuższego czasu dodawane do nowych produktów.
Używanie opakowań styropianowych jest bardzo skutecznym sposobem ochrony pakowanych towarów przy równoczesnym zmniejszeniu wagi wytwarzanych odpadów.

Powtórne użycie. Styropian może być ponownie użyty w wielu aplikacjach, takich jak opakowania wielorazowe, w wewnętrznym transporcie częściowo zmontowanych towarów.
Jednakże, ponieważ przy produkcji elementów styropianowych zużywa się bardzo niewiele energii, generalnie trudno uzasadnić koszt i energię potrzebną na zbieranie, transport i czyszczenie elementów styropianowych przeznaczonych do ponownego użycia. Prostym sposobem ponownego użycia tego rodzaju odpadów styropianowych jest ich rozdrobnienie i zastosowanie jako czynnika polepszającego strukturę gleby poprzez poprawę systemu odwadniania i napowietrzania. Styropianowe tacki na nasiona i doniczki są często w ten sposób ponownie używane w gospodarstwach ogrodniczych. Rozkruszone odpady styropianowe są także używane jako materiał wypełniający przy produkcji lekkich agregatów, w tym lekkiego betonu, cegły dziurawki i tynku izolacyjnego.

Przetwarzanie mechaniczne. Wartość przetworzeniowa większości tworzyw sztucznych jest największa, jeśli pozyskuje się je w stanie wolnym od domieszek stanowiących inne tworzywa, czy inne rodzaje odpadów. Styropian daje się łatwo rozpoznać i używa się go powszechnie do pakowania czystych artykułów, takich jak artykuły elektryczne i elektroniczne. Znaczy to, że może być łatwo oddzielony od innych materiałów zanim wejdzie do systemu przetwarzania odpadów. W wielu krajach Europy Zachodniej już opracowano projekty etykiet, które ułatwiają rozpoznawanie i segregowanie poszczególnych tworzyw sztucznych. Po oddzieleniu, odpady styropianowe mogą zostać rozdrobnione i wymieszane z nowym styropianem w celu wytworzenia nowych artykułów piankowych. Alternatywnie, odpady styropianowe mogą być przetopione i wytłoczone w celu wytworzenia litego polistyrenu stosowanego do produkcji wyrobów, takich jak doniczki, wieszaki na ubrania i wyroby drewnopodobne, albo średnio utwardzonego polistyrenu, z którego można wykonać płyty do produkcji termicznie formowanych artykułów, takich jak tacki. Jako część mieszanych odpadów z tworzyw sztucznych styropian może być ponownie użyty do produkcji, przykładowo: ławek w parku, słupków ogrodzeniowych i znaków drogowych, zapewniając odpadom z tworzyw sztucznych długie i pożyteczne "drugie życie". W wyniku badań i rozwoju przemysłu tworzyw sztucznych ustawicznie ulepsza się stosowane metody, co zwiększy funkcjonalność produktów wytworzonych z przetworzonego styropianu, czy też z odpadów z mieszanych tworzyw sztucznych i uczyni przetwarzanie bardziej opłacalnym cenowo.

Odzyskiwanie energii. Po wyczerpaniu możliwości przetwarzania mechanicznego, można odzyskać energię zawartą w styropianie, wytwarzając w ten sposób znaczne ilości energii. Styropian ma w przybliżeniu tę samą wartość kaloryczną co olej opałowy. Spalanie odpadów i odzyskiwanie energii, którą można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej czy do ogrzewania, jest skutecznym sposobem zwiększania wartości tworzyw sztucznych jako zasobów. Odzyskiwanie energii ma także i tę zaletę, że jest dobroczynne dla środowiska przy zastosowaniu odpowiednich środków kontroli. Nawet jeśli nie odzyskuje się energii, obecność styropianu w zgromadzonych odpadach oznacza, że potrzeba mniej paliwa do palenia w spalarni, co dodatkowo zwiększa atrakcyjność tej technologii [4]. Niektóre kraje, szczególnie Dania i Szwajcaria, inwestują już w technologię odzyskiwania energii. Spalają obecnie do 80 procent stałych odpadów komunalnych. Rozwinięto zgodne z normami systemy kontroli emisji, dzięki czemu spalarnie mogą działać w tych gęsto zaludnionych krajach bez szkodliwych wpływów na zdrowie ludzkie, czy też otaczające środowisko.

Wypełnianie zagłębień terenu. Wbrew powszechnym opiniom tereny, na których stosuje się wypełnianie zagłębień, nie stanowią pryzm kompostowych, ale są projektowane jako obszary trwałe. Jeżeli są dostępne miejsca odpowiednie geologicznie, to wypełnianie zagłębień terenu jest nadal w wielu krajach najtańszym i najprostszym sposobem usuwania odpadów stałych. Dobrze zagospodarowane tereny mogą być regenerowane po ich wypełnieniu i są one wystarczająco stabilne, by nie ucierpieć z powodu osiadania gruntu, zanieczyszczenia wód gruntowych, czy też gromadzenia się gazów wybuchowych powstających przy rozkładzie. Styropian jest idealnym materiałem do składowania w zagłębieniach terenu, ponieważ jest stabilny mechanicznie i niereaktywny. Jednakże w kompleksowym programie gospodarki odpadami, wypełnianie zagłębień terenu powinno być rozwiązaniem, do którego uciekamy się tylko w ostateczności.

7. Stosowanie styropianu przyczynia się do wydajnego wykorzystania zasobów światowych

Aby uzyskać prawdziwy obraz wpływu jakiegokolwiek surowca na środowisko, trzeba zsumować wszystkie jego oddziaływania od początku do końca, czyli wszystko począwszy od tego, ile energii zużywa przy jego produkcji, a skończywszy na tym, czy jego składniki mogą czy też nie mogą być użyte ponownie. Jeśli spojrzymy na styropian w ten sposób, to zobaczymy, że w porównaniu z innymi materiałami, wykorzystanie zasobów światowych jest w tym przypadku bardzo wydajne.

Tylko 4% przemysłowo produkowanej ropy zużywa się przy produkcji tworzyw sztucznych, a reszta jest spalana w postaci paliw i stosowana do wytwarzania energii elektrycznej. Chociaż ten udział procentowy jest mały, to jednak musimy zapewnić, że jest wykorzystany odpowiednio, nie powodując zniszczeń środowiska. Analiza równowagi ekologicznej czy też ocena "cyklu życiowego", stanowiąca nową metodę oceny wpływu na środowisko produktów w zestawieniu z wzorcami, wykazała jak ważne jest zapewnienie, aby obejmowała ona wszystkie etapy "cyklu życiowego". Ta nowa dyscyplina jest najskuteczniejszą dostępną obecnie metodą oceny wpływu na środowisko i analiza równowagi ekologicznej staje się coraz bardziej uznawana przez władze Unii Europejskiej oraz poszczególnych krajów jako ważne narzędzie oceny.

Analiza równowagi ekologicznej obejmuje dwa podstawowe etapy. Najpierw zbiera się dane związane z produkcją i używaniem danego produktu. Taki wykaz będzie zawierał, przykładowo, dane na temat zużycia energii oraz emisji na wszystkich etapach "cyklu życiowego" produktów od momentu pozyskiwania surowca i produkcji, do dystrybucji, użytkowania i końcowego usuwania. Na drugim etapie dane te są używane w celu porównania eksploatacji środowiska przez alternatywne produkty pełniące tę samą funkcję albo mające podobne zastosowania. Jest to najbardziej naukowy sposób porównywania jednego produktu z drugim oraz poszukiwania metod udoskonalania projektów, poprawy zasad produkcji, użytkowania, bądź też usuwania dowolnego produktu tak, aby zmniejszyć jego szkodliwy wpływ na środowisko.

Oczywiście, aby dojść do konstruktywnych wniosków, należy także rozważyć bardziej subiektywny problem przydatności użytkowej. Jeśli dany produkt nie działa zgodnie ze swoim przeznaczeniem, to stanowi materiał bezużyteczny. Wykorzystanie danych analizy równowagi ekologicznej może zatem nie dać pełnej odpowiedzi, ale dostarcza zasadniczych wytycznych do podejmowania stosownych decyzji. Analiza równowagi ekologicznej wskazuje, że zaprzestanie używania tworzyw sztucznych jako opakowań nie ograniczy ilości odpadów. Badania niemieckie przewidują, że wyeliminowanie tworzyw sztucznych i stosowanie opakowań papierowych, metalowych czy szklanych zwiększyłoby wagę opakowań o 300 procent, a objętość o 150 procent. Co więcej, doprowadziłoby to do podwojenia ilości zużytej energii, a całkowity koszt wzrósłby o 120 procent [5].

Wykazano również, że zastąpienie papierem sypkich wypełnień styropianowych stosowanych w opakowaniach prowadzi do większego zużycia energii i powoduje wyższe emisje do atmosfery i wody, nawet przy przetwarzaniu używanego papieru [6]. W porównaniu z kubkami styropianowymi, kubek papierowy powoduje zużycie około 15 razy większej ilości chemikaliów, 13 razy tyle elektryczności, 170 razy tyle wody i ponad dwa razy więcej drewna w stosunku do własnej wagi [3]. 

Przy rozważaniu wpływu styropianu na środowisko, zapomina się często, że przemysł budowlany zużywa około 60 procent styropianu jako materiału izolacyjnego (w niektórych krajach ta wielkość dochodzi do 90%), który trafia do odpadów po okresie funkcjonowania dłuższym niż 50 lat. Na każdy kilogram ropy zużyty do produkcji izolacji styropianowej, więcej niż 150 kilogramów zostanie (w ciągu okresu jego funkcjonowania) zaoszczędzone wskutek zmniejszonego zapotrzebowania na paliwo grzewcze [7]. Dodatkową korzyścią jest to, że znaczną część energii zawar-tej w ropie naftowej użytej do wyprodukowania styropianu można później odzyskać w czasie przetwarzania. Co więcej, odpady mogą być i są wprowadzane do produkcji nowych wyrobów. Trzeba również pamiętać, że przetwarzanie (ang. "recycling") samo w sobie jest procesem przemysłowym. Jeżeli zużywa więcej zasobów i energii, niż to warte w sensie wartości materiałów wyprodukowanych z odzysku, to nie może być uznane za korzystne dla środowiska. Przy ocenie opłacalności przetwarzania można posłużyć się metodą równowagi ekologicznej.

Literatura

"The Facts & fallacies. Expandable polystyrene and the environment" Shell Chemicals

1. Hocking, M.B. (1991) Science 251, 504-505.
2. Verschuren (1991). "Handbook of Environmental Data on Organic Chemicals" (1983). United Nations Environment Programme: technical progress on protecting the Ozone layer. (1989) (updated 1991).
3. APME/PWMI (1991) "Plastics recovery in perspective".
4. Mark, F.E. (1993) "The Role of Plastics in municipal solid waste combustion" (APME Technical paper).
5. Gesellschaft für Verpackungsmarktforschung (GVM), Wiesbaden, Germany (1992): "Packaning without plastics".
6. Franklin Associates report "Comparative Energy and Environmental Analysis of Three Interior Packaning Materials", Kansas USA, 1991.
7. APME (1986) "The energy content of plastic articles - How plastics help save energy".