Polyvinylchlorid (PVC)

Čím PVC škodí?

Polyvinylchlorid (PVC) patří k nejrozšířenějším plastům. Nalezl své uplatnění ve všech oborech lidské činnosti. Používá se ve stavebnictví, při výrobě nábytku a bytových doplňků, v oděvním a obuvnickém průmyslu. Vyrábí se z něj hračky, kancelářské potřeby, zdravotnické pomůcky, obaly včetně potravinových a mnoho dalších předmětů. Nelze mu upřít dobré technické vlastnosti jako je pružnost, nízká hmotnost, dobrá tepelná odolnost, současně ale představuje zbytečný hazard pro životní prostředí a také pro naše zdraví.

Celý životní cyklus PVC – výrobu, používání i likvidaci - doprovází úniky toxických látek. Mnohé z nich jsou rakovinotvorné, způsobují poruchy reprodukce, vrozené vady, poškozují imunitní systém. Záleží samozřejmě také na jejich koncentracích a době, po jakou jsme působení těchto látek vystaveni. Níže je uveden přehled rizik, která s sebou přináší výroba , používání a likvidace polvinylchloridu . Najdete zde také zmínku o rizicích, která jsou spojena s náhodnými požáry míst, kde se vyskytuje PVC.

Výroba PVC

Výrobu PVC lze zjednodušeně popsat následovně: Sloučením etylenu a chlóru vzniká etylendichlorid (EDC), z něj se dále vyrábí vinylchlorid monomer (VCM) - základní stavební jednotka PVC. Tento plast se nepoužívá v podobě, v jaké je vyroben, ale ve směsi s dalšími látkami – aditivy, které mu dávají celou řadu různých vlastností.

V České republice se PVC vyrábí pouze ve Spolaně Neratovice, v řadě dalších provozů se ale používá jako surovina. Při výrobě PVC dochází k častým únikům chlóru do životního prostředí (např. havárie ve Spolaně Neratovice v srpnu 2008). V důsledku požárů ve výrobě (Spolana Neratovice v roce 1993) mohou také vznikat nebezpečné jedy (například dioxiny).

Výrobě PVC předchází výroba chlóru. Velká část jeho evropské produkce je založena na amalgánové elektrolýze. Tato metoda je přitom považována za nejhorší technologický postup při výrobě chlóru a alkalických hydroxidů, protože v důsledku provozování amalgámové technologie dochází k emisím velmi toxických látek jako rtuti a dioxinů do životního prostředí. Rtuť je například známá tím, že poškozuje nervovou soustavu a trávicí trakt. Dioxiny patří mezi jedny z nejnebezpečnějších látek vůbec. Způsobují poruchy imunitního, hormonálního a reprodukčního systému a některé jsou karcinogenní. Navíc velmi dlouho setrvávají v životním prostředí a mají tendenci se akumulovat.

Rovněž meziprodukty samotné výroby PVC – ethylendichlorid (EDC) a vinylchlorid monomer (VCM) - jsou velice nebezpečné a toxické chemikálie. Tyto dvě látky mohou zapříčinit vznik rakoviny, způsobují poškození jater, plic, kardiovaskulárního, nervového, imunitního a reprodukčního systému. Chlór a výše zmíněné suroviny (EDC a VCM) způsobují, že při výrobě PVC vzniká velké množství chlororganických sloučenin jakožto vedlejších produktů.

Podle měření ze švédského závodu na výrobu PVC připadlo na jednu tunu vyrobeného PVC přes 36 kg halogenových látek. Některé z nich jsou vysoce toxické, karcinogenní, poškozují hormonální, imunitní, centrální nervový systém, mají negativní vliv na reprodukci. Část z nich se díky své chemické stálosti hromadí v životním prostředí a vstupují do potravních řetězců, kde se pak kumulují hlavně v živočišných tucích - patří k tzv. perzistentní organické látky (POPs). Mezi chlororganické sloučeniny spadají mimo jiné nechvalně známé dioxiny a furany, polychlorované bifenyly (PCB), hexachlorbenzen, hexachloretan a hexachlorbutadien. Přítomnost chlóru v těchto látkách způsobuje, že jsou velmi toxické, téměř se neodbourávají z prostředí a snadno se akumulují v potravním řetězci. S obdobnými riziky se u žádného jiného běžně užívaného plastu nesetkáme, neboť PVC je jediným plastem, který je na bázi chlóru.

K problematickým látkám provázejícím výrobu PVC patří i chloroform, 1,1,2-trichloreten, tetrachloretan anebo tetrachlormetan. Vesměs se jedná o těkavé organické látky, které se snadno vypařují a zhoršují kvalitu ovzduší. Tetrachloretan podmiňuje vznik škodlivého přízemního ozónu. K poškozování ozónové vrstvy Země významně přispívá tetrachlormetan. Obecně by se dalo říct, že citlivě na působení těchto látek reagují především játra, ledviny, centrální nervový systém včetně mozku. Pokud chemikálie nepůsobí příliš dlouho a ve velkém množství, většinou nedochází k trvalému poškození. Některé z těchto látek jsou potenciálními karcinogeny.

Přísady do PVC

Polyvinylchlorid je ve svém surovém stavu velmi křehká a nepružná hmota. Kvůli dosažení požadovaných mechanických vlastností, které se odvíjejí od způsobu jeho použití, se do něj musí přidávat mnoho přísad. Bohužel i ty jsou často ze zdravotního i ekologického hlediska značně problematické. Přísady přitom mnohdy tvoří 40-70 % finálního produktu, a protože nejsou v PVC pevně chemicky vázány, mohou se z PVC uvolňovat po celou dobu jeho existence.

Mezi nejdůležitější aditiva patří především stabilizátory a plastifikátory (změkčovadla). Ačkoliv čisté PVC je mechanicky pevný materiál, dobře odolný počasí, vodě a chemikáliím, je relativně nestálý vůči teplu a světlu. Teplo a ultrafialové záření vede ke ztrátě chlóru ve formě chlorovodíku. Tomu je možné zabránit pomocí přídavku stabilizátoru, který se liší dle účelu použití PVC. V minulosti se jako stabilizátory používaly i těžké kovy jako je olovo a kadmium nebo barium, vápník a další organické látky. O olovu je známo, že nepříznivě ovlivňuje vývoj nervové soustavy, kadmium mimo jiné zvyšuje riziko výskytu rakoviny a způsobuje poškození ledvin.

Členové Evropské asociace výrobců stabilizátorů (ESPA) ukončili prodej stabilizátorů na bázi kadmia v zemích evropské patnáctky v roce 2001. Kadmium se tak v EU přestalo do PVC přidávat v roce 2007, od roku 2015 PVC průmysl vyřadil z výroby PVC i olovo.  Těžké kovy se však stále vyskytují v odpadech z PVC.  Jako náhrada stabilizátorů na bázi těžkých kovů začaly být používány organické stabilizátory (např. tributyltin, tetrabutyltin, monooctyltin, dioctyltin). Nicméně i v tomto případě přetrvávají obavy týkající se jejich nepříznivého vlivu na lidské zdraví. U některých z nich byl pozorován vliv na centrální nervovou soustavu, kůži, játra, imunitní a reprodukční systém.

Pro zvýšení pružnosti PVC se přidávají složky s nízkou molekulární vahou, které se smíchají se základní polymerovou hmotou. Přidání takzvaných plastifikátorů (změkčovadel) v různých množstvích vytváří materiály s důležitými mnohostrannými vlastnostmi. Hlavní typy používaných změkčovadel jsou estery organických kyselin, hlavně ftaláty a adipáty.

Ftaláty představují skupinu asi 40 látek, přičemž nejčastěji se používal DEHP (di-2-ethyl-hexylftalát). Ten je v současné době nahrazován ftaláty s nižší molekulární hmotností. Některé ftaláty působí nepříznivě na vývoj mužských reprodukčních orgánů a jsou toxické pro testikulární buňky, které zajišťují normální produkci hormonů a spermií. Nezanedbatelné jsou také jejich účinky na játra, ledviny, plíce a na srážlivost krve, oslabují imunitní systém, souvisí s nárůstem astmatů a alergií.

Mezi další změkčovadla patří adipáty, trimelitáty, citráty a další organické sloučeniny. Negativní účinky adipátů na lidské zdraví a životní prostředí se v současné době důsledně zkoumají. Např. americká „Agency for Toxic Substancec and Disease Registry“ (Agentura pro registraci toxických látek a nemocí) zařadila di(2-ethylhexyl)adipát, neboli DEHA na „Priority List of Hazardous Substances“. DEHA se používá jako změkčovadlo pro PVC, ze kterého se vyrábí některé obalové materiály pro potraviny. Do takto měkčeného druhu PVC se balí potraviny i v České republice. Dalšími rozšířenými náhradami ftalátů jsou změkčovadla známá pod zkratkou DINCH a DEHT (Dioktyltereftalát).

Používání výrobků z PVC

PVC představuje přímé riziko pro své uživatele. Některé přísady, které se do PVC přidávají během výroby, nejsou v PVC pevně vázány a postupně se z něj uvolňují. Řeč je především o změkčovadlech PVC. Z měkčeného PVC se vyrábí např. podlahové krytiny, izolační folie, lékařské pomůcky, části oblečení, dětské hračky, oplášťování kabelů apod. Změkčovadla mohou tvořit až 50 % hmotnosti samotného výrobku, ze kterého se však během používání uvolňují a následně se mohou dostat do lidského organismu. Nejpoužívanější skupinou změkčovadel jsou ftaláty, dále pak adipáty, citráty.

Některé ftaláty nebo adipáty se řadí k nejškodlivějším látkám, které se musejí do PVC přidávat. Používání těch nejrizikovějších bylo již v minulosti omezeno v hračkách a potravinových obalech. Stále se nicméně používají například v určitých typech zdravotnických pomůcek. Ohroženi jsou zejména dlouhodobě léčení v nemocnicích.

K dalším nebezpečným látkám, které se přidávají do PVC a mohou se z něj uvolňovat, patří různé zpomalovače hoření, například polybromované difenylétery (PBDE).

Požáry

Při náhodných požárech budov či skládek, kde je přítomno PVC, se do ovzduší uvolňuje chlorovodík – plyn s vysokou toxicitou způsobující popáleniny kůže nebo poškození zraku. Při vdechnutí ve vlhkém prostředí lidského těla se mění na kyselinu chlorovodíkovou, která může způsobit vážné a trvalé poškození plic. Další skupinou rizikových látek, které obsahuje štiplavý dým z hořícího PVC jsou dioxiny.

Během požáru v klubu v Beverly Hills (1997), který se šířil od elektrických kabelů z PVC, zemřelo 161 lidí, aniž by byli zasaženi plameny. Ještě dřív, než byly vidět plameny a dřív, než úroveň oxidu uhelnatého dosáhla nebezpečných hodnot. Obdobné požáry sebou nesou ještě jeden aspekt, který je nutno brát v úvahu při vybavování budov PVC. Jde o ekonomickou náročnost likvidace takové události. Požár od PVC izolace kabelů, ke kterému došlo v telefonní ústředně v Düsseldorfu v roce 1988 byl snadno uhašen za pomoci 10 litrů vody. Horší však byla kontaminace celé budovy dioxiny. Odstranit znečištění přišlo na 12 milionů dolarů a trvalo 3 roky.

Likvidace PVC

Poté, co výrobek z PVC doslouží, nastává problém, jak ho bezpečně zlikvidovat. Nabízí se několik postupů, které však mají značná úskalí.

Skládkování

Většina PVC končí na skládkách, kde degraduje a uvolňují se z něj ftaláty a těžké kovy. Ty kontaminují skládkové vody. Při jejich likvidování v čistírnách odpadních vod se dostanou nebezpečné látky do řeky nebo skončí v čistírenských kalech. Čistírny je nezachytí a ani jejich únik nesledují. Technologicky by to bylo drahé. Ftaláty byly zjištěny i ve skládkovém plynu. Při aerobních podmínkách (za přítomnosti kyslíku) se z PVC uvolní 30-35 % a při anaerobních podmínkách (bakteriálním rozkladu za vzniku metanu) 4 – 40 % ftalátů. Během náhodných požárů skládek jsou největším problémem již zmíněné dioxiny. Podle US EPA patří požáry skládek k největším zdrojům emisí dioxinů vůbec. 

Spalování

Spalování je vůbec nejhorším způsobem likvidace PVC, protože se při něm uvolňují do životního prostředí nebezpečné látky jako chlorovodík, dioxiny, hexachlorbenzen, polyaromatické uhlovodíky. Do škváry a popílku ze spaloven se z PVC dostávají těžké kovy. Celkově při spalování PVC často vznikne více odpadu než se spálí samotného plastu, protože je nutné vzhledem ke zvýšené tvorbě kyseliny chlorovodíkové v emisích přidávat větší množství látek k čištění spalin. Současně se celý proces prodražuje a toxické látky zachycené v popílku stejně v lepším případě skončí na zabezpečené skládce. K velkým nešvarům patří spalování PVC v domácích topeništích anebo na otevřených ohništích. Následující tabulka ukazuje závislost zvyšující se koncentrace dioxinů na množství PVC ve spalovaném materiálu.

Množství dioxinů v emisích v závislosti na obsahu PVC ve spalovaném materiálu

Recyklace

Recyklace PVC s sebou nese značná omezení. PVC průmysl udává, že se v EU zrecykluje přes 27%  odpadů z PVC. To je stále skoro o polovinu méně než u PETu, kde se Evropa dostala až k 58% míře recyklace PET materiálu. Příčinou nevhodnosti PVC k recyklaci je, že každý výrobce přidává do PVC odlišná aditiva, aby docílil požadovaných vlastností. Recyklovaný PVC plast navíc často obsahuje již zakázané stabilizátory a změkčovadla, která jsou zdraví nebezpečná a pro spotřebitele tak představuje rizikový materiál. Doposud není vyřešen problém recyklace separovaného sběru PVC. PVC se nehodí do směsného plastu určeného k recyklaci, protože negativně ovlivňuje jeho vlastnosti. Například jedna láhev z PVC může znehodnotit recyklaci 30 – 50 tisíc láhví z PETu.