Recyklace provozních kapalin – chladicí kapaliny

V Evropě se ročně prodá okolo 450 000 tun koncentrovaných chladicích kapalin, přičemž polovina z tohoto množství připadá na osobní automobily a přibližně desetina pak je použita pro první plnění nově vyrobených vozů. [1] Pro Českou republiku nejsou tak přesná čísla k dispozici, ale odhaduje se, že ročně se na českém trhu prodá okolo 10 mil. litrů nemrznoucích směsí do chladičů [2], ačkoliv od doby výpočtu tohoto množství již uběhla dvě desetiletí. Protože pro efektivnější přenos tepla či chladu v případě nemrznoucích směsí je nutné využít možnosti naředění vodou (na 33 až 50% roztok), celkový objem tekutiny, jejíž likvidaci je nutné ročně řešit, tak dosahuje až k 30 mil. litrům.

Uvedené množství platí za velmi zjednodušeného předpokladu, že stejné množství chladicí kapaliny, které se ročně prodá, se musí i zlikvidovat. Koloběh nemrznoucí tekutiny má však ve skutečnosti asi pětileté zdržení. Obvyklá výměnná lhůta ve vozidlech je 5 let (u starších vozů a nákladní techniky (autobusů) 2–3 roky), v otopných systémech pak činí obvykle 5–10 let. [3] Na druhou stranu je zřejmé, že s rostoucí životní úrovní v ČR přibývá jak automobilů, tak budov a průmyslových zařízení, která potřebují chlazení (topení) pomocí nemrznoucí směsi.

V silném kontrastu s informacemi uvedenými výše jsou pak data z databáze ISPOP Ministerstva životního prostředí, podle nichž se za posledních sedm let množství použitých chladicích kapalin (kód odpadů 16 01 14 N a 16 01 15 [4]) předané producenty k odborné likvidaci každoročně pohybuje v průměru okolo pouhých 1 000 tis. litrů! [5] Je ovšem nutné zdůraznit, že uvedená čísla představují výhradně vodné roztoky glykolů. Podíl odborně zlikvidovaných odpadních chladicích kapalin z celkově ročně prodaných nemrznoucích směsí (1 000 tun ku 30 000) tak dosahuje pouhých 3 %.

1. Současný stav recyklace glykolu

Aktuálně se cca 300 tun ročně u nás likviduje spalováním, k čemuž je nutný, vzhledem k nehořlavosti vodného roztoku glykolu (již od cca 10 % obsahu vody), přídavek drahého paliva. O trochu větší množství (cca 500 tun) se alternativně po velkém naředění vodou likviduje na ČOV, což se dle zákona o odpadech nazývá eufemisticky fyzikálně-chemická úprava. [5]

Současné možnosti recyklace použitých chladicích kapalin (viz Obr. 1.) na bázi glykolů jsou velmi široké. Alespoň orientační přehled je uveden v odborných článcích [6, 8, 9]. Velmi zjednodušeně řečeno je možné je rozdělit na metody vyžadující tepelnou energii (destilace, rektifikace) a technologie prováděné „za studena“ (iontová výměna, membránové procesy atd.), případně jde o kombinace obou technik.

V první variantě můžeme získat glykoly v téměř bezvodém stavu, navíc vícesytné alkoholy budou rozděleny dle svého bodu varu na jednotlivé chemické složky. Naproti tomu v druhém případě dostaneme vždy směs glykolů, pokud je ve směsi více druhů (ethylenglykol = MEG, propylenglykol = MPG nebo glycerol), a to v přibližně shodném poměru, v jakém do recyklace vstupovaly.

První typy technik jsou díky obrovské spotřebě energie a tím pádem vysokým provozním, ale i investičním nákladům při současné ceně ropy a energií bez vnější dotace nebo direktivního zásahu legislativy ekonomicky nenávratné. Naproti tomu druhé způsoby regenerace znemožňují díky přítomnosti vody další využití glykolu, např. pro výrobu PET obalů. Zároveň směsi alkoholů různých typů ve velkém naředění vodou omezují využití tohoto mixu glykolů pro výrobu nových jednodruhových chladicích kapalin v koncentrovaném stavu. Přesto se do tohoto typu bezohřevové recyklace pustil jeden z největších současných českých výrobců nemrznoucích směsí ve svém sídle v průmyslové zóně Kladno Dříň.

Obrázek 2: Jednotlivé kroky provozované technologie pro recyklaci odpadního glykolu. [7]

2. Nový způsob recyklace nemrznoucí směsi

Firma MemBrain, s.r.o., Stráž pod Ralskem s odbornou podporou firmy CLASSIC Oil, s.r.o. vyvinula technologii, která kombinuje několik různých procesů a přitom zavádí pár nových kroků. [7]

Recyklace MEG začíná hrubou sedimentací a filtrací sloužící k odstranění větších nečistot a olejů. Následuje koagulace, která eliminuje železo a další koloidy. K odstranění zbylých barviv a olejů slouží adsorpce na aktivním uhlí následovaná jemnou filtrací zbytků aktivního uhlí. Posledním a nejdůležitějším krokem, je pak elektrodialýza odstraňující anorganické a organické soli, viz Obr. 2. [7]

Použitá technologie umožňuje využití kapalin za zenitem životnosti z topných systémů budov, solárních okruhů nebo tepelných čerpadel a samozřejmě také z tekutin chladicích systémů osobních nebo nákladních vozidel a autobusů (Obr. 1). Výsledkem je vždy přečištěný glykol, který vyhovuje normě ASTM D6471-10 pro kvalitu recyklovaného glykolu. [10] Kvalita recyklátu je také pravidelně ověřována na plynovém chromatografu (Obr. 3, methanol je rozpouštědlo), korozními zkouškami a analýzou čistoty.

Obrázek 3: Příklad chromatogramu použité chladicí kapaliny po recyklaci

3. Aktuální recyklace glykolů na Kladně

Recyklační linka (Obr. 4) byla instalována začátkem roku 2017, povolení získala po téměř dvouletém martýriu na podzim téhož roku. V současnosti má díky vazbám výrobce na koncové zákazníky dostatek suroviny pro svoje přežití. Přesto by v případě nadbytku odpadu mohla svou kapacitu velmi snadno znásobit.

Bojuje však s některými překvapivými praktikami v odpadovém hospodářství na českém trhu. I když má původce zaplatit pouze náklady za dopravu odpadu, tak při zjištění, že by ho měla recyklace něco stát, najednou vodou ředitelný odpad vlastně už nemá. Ačkoliv zákon o odpadech jednoznačně upřednostňuje recyklaci před jakýmkoliv jiným nakládáním s odpadem.

Obrázek 4 vlevo - Částečný pohled na recyklační zařízení po navýšení jeho kapacity, vpravo - Detailní pohled na membránový svazek

Výjimkou v tomto ohledu nebyla donedávna ani naše největší automobilka, která nereflektovala na opakované nabídky recyklace, přestože je členem ČAOBH a deklaruje svůj pozitivní přístup k oběhovému hospodářství. Do loňského roku ji nezajímala nakonec ani vlastní cena za regeneraci odpadu. Teď se situace radikálně obrátila a středočeská automobilka má intenzivní zájem o prodej chladicí kapaliny vyrobené z recyklátu. Na Obr. 5 je pro dokreslení zobrazena postupná kroková přeměna přefiltrovaného glykolového odpadu na regenerovaný glykol, resp. surovinu s kvalitou panenské suroviny, vhodná pro výrobu nové nemrznoucí směsi pro chlazení motorů nebo temperaci budov, solárních kolektorů atd.

Obrázek 5: Odpad po filtraci, koagulaci, aktivním uhlí a elektrodialýze

4. Závěr

Recyklací použitých nemrznoucích směsí na bázi glykolů se zaobírají chemické obory minimálně posledních 40 let. Přesto většina recyklačních zařízení měla donedávna v Evropě jepičí provozní život. Hlavními důvody byly zejména vysoké energetické nároky a snaha získat recyklovaný glykol kvalitou vhodný i pro jiné náročnější aplikace než jsou nemrznoucí směsi.

Uvedené nedostatky se snaží eliminovat nově používaná technologie na bázi elektrodialýzy. Nejtěžším oříškem pro její přežití ovšem není správná funkčnost jednotlivých prvků, ale zejména neadekvátní legislativní požadavky a pravděpodobně i neexistující společenská poptávka po regeneraci odpadu, neboť z ročně prodaného množství nemrznoucích směsí nejsou jako oficiální odpad k dispozici ani 3 % jejich vodných roztoků.

Že tato nová cesta v udržitelnosti těchto petrochemických produktů je ale správná, dokládá také současná ko-existence typově obdobných recyklačních technologií v Itálii, dvou ve Švédsku a minimálně tří v Německu.

5. Literatura

[1] Upshi G.: New Engine Coolants Equal Opportunity. Lubes'n'Greases Europenmiddle East-Africa, 2013, no. 49, pp. 12 – 13.

[2] Durdilová, P.: Využití glykolu z použitých chladírenských směsí. Praha, 1995, 95 s., Diplomová práce na fakultě chemické technologie VŠCHT v Praze. Vedoucí diplomové práce Prof. Ing. Jiří Hanika, DrCSc.

[3] Skolil J.: Nemrznoucí chladicí kapaliny. Tribotechnika, 2013, roč. 9, č. 5, s. 60 – 63. ISSN 1338-0524.

[4] Příloha č. 1 k Vyhlášce Ministerstva životního prostředí č. 8/2021 Sb., ze dne 12. ledna 2021, o Katalogu odpadů a posuzování vlastností odpadů. In: Sbírka zákonů. 12. 1. 2021.

[5] Veřejný informační systém odpadového hospodářství [databáze online]. Praha: Ministerstvo životního prostředí ČR. Dostupné z URL: http://isoh.mzp.cz/visoh.

[6] Kizlink J., Frančovič K.: Možnosti využitia použitých chladiacich nízkotuhnúcich zmesí ako odpadov. CHEMagazín, 2005, roč. 15, č. 6. s. 8 – 9.

[7] Kinčl J., Kotala T., Kryžanovský M.: Technologie recyklace odpadních nemrznoucích směsí. WasteForum, 2015, č. 2, s. 71 – 74.

[8] Hanika, J.; Durdilová, P.; Čapek, J.: Recyklace monoetylenglykolu z použitých chladicích směsí. Chemický průmysl, 1996, č. 5, s. 21 – 23.

[9] Schmidt E.: Recycling used engine coolant, What every recycler needs to know. NORA 2002 Annual recycling conference and trade show. [online]. [cit 01. 04. 2016]. Dostupné na www: http://www.eetcorp.com/corporate/RecyclingEngineCoolant.pdf.

[10] ASTM D6471 – 10, Standard Specification for Recycled Prediluted Aqueous Glycol Base Engine Coolant (50 Volume % Minimum) for Automobile and Light-Duty Service, http://www.astm.org/Standards/D6471.htm, 2010.

Autorem článku je Ing. Jan Skolil, Ph.D., CLASSIC Oil s.r.o., Buštěhrad. Článek prošel recenzním řízením.