Tworzywa odpowiadają tylko za 1,3% przeciętnego śladu węglowego mieszkańca Unii Europejskiej.

    Niektóre wyroby z tworzyw sztucznych umożliwiają oszczędność energii w perspektywie całego swego cyklu życia, nawet bez porównywania ich z innymi materiałami. Przykładem mogą tu być materiały izolacyjne (wszystkie ich rodzaje), łopaty wirników turbin wiatrowych, opakowania z tworzyw sztucznych, zmniejszające straty żywności i pomagające unikać uszkodzeń towarów trwałych (dotyczy to również w pewnym zakresie opakowań z innych materiałów), nowe wyroby z tworzyw zastępujące te o większej masie oraz wyroby, w których wprowadzono innowacyjne zmiany, zmodyfikowano ich koncepcje, co w skrajnych przypadkach prowadzić może do dematerializacji produktu.
    Według PlasticsEurope przetwórcy tworzyw sztucznych z krajów EU27+2 zużyli w roku 2007 52,5 mln ton polimerów/żywic. Ta wielkość obejmuje poza typowymi zastosowaniami również polimery i żywice termoutwardzalne, wykorzystywane do produkcji włókien, powłok, klejów, uszczelniaczy itp. (jakkolwiek włókna nie zostały uwzględnione).

 Tworzywa a zużycie energii
    Przeprowadzone badania obejmowały swym zakresem wyłącznie przypadki zastosowania tworzyw sztucznych w sektorach, w których mogą być one zastąpione innymi materiałami. Ustalono, że dla około 16% wszystkich obecnych na rynku tworzyw sztucznych nie ma realnych zamienników, co oznacza, że w tych przypadkach zastąpienie tworzyw sztucznych nie jest możliwe bez znaczących zmian we wzornictwie, funkcji, przeznaczeniu wyrobu i sposobie wykonania. Wszystkie przypadki opisane w niniejszym raporcie uwzględniają łącznie około 75% możliwych do zastąpienia wyrobów z tworzyw sztucznych. W tabeli 1 przedstawiono zestawienie dla niezastępowalnych wyrobów z tworzyw sztucznych pod względem segmentów ich zastosowań i udziałów rynkowych.

Rys. 1. Zużycie energii w całym cyklu życia wyrobów z tworzyw sztucznych (badane przypadki; 63% całego rynku) oraz ich możliwych zamienników, w podziale na fazy cyklu życia (produkcja, użytkowanie i zagospodarowanie odpadów). Wartości dodatnie oznaczają zużycie energii, wartości ujemne oznaczają jej oszczędność wynikającą z unikniętych strat w żywności, zmniejszenia produkcji materiałów pierwotnych (recykling) oraz oszczędności w produkcji elektryczności i ciepła (odzysk energii).

    Obliczenia obejmują tylko te przypadki, w których wpływ na zużycie energii oraz emisję gazów cieplarnianych jest inny dla tworzyw sztucznych i materiałów alternatywnych w fazie użytkowania. Główne czynniki brane pod uwagę to: zużycie paliwa niezbędnego do transportu, zapobieganie stratom w żywności, różnice we właściwościach termoizolacyjnych oraz oszczędność paliwa wynikająca z mniejszej masy plastikowych komponentów wykorzystywanych w przemyśle motoryzacyjnym.
    Wyniki wskazują, że zarówno zużycie energii, jak i emisja gazów cieplarnianych wzrosłyby znacząco, jeżeli wyroby z tworzyw sztucznych miałyby zostać zastąpione, w teoretycznie najwyższym stopniu, przez te wykonane z materiałów alternatywnych. Innymi słowy, zastępując bardziej tradycyjne materiały w różnych zastosowaniach, tworzywa sztuczne przyczyniły się do ograniczenia zużycia energii oraz poziomu emisji gazów cieplarnianych.

Tab. 1. Niepodlegające zastąpieniu innymi materiałami segmenty produktów z tworzyw sztucznych (wielkość rynku oparta na danych z roku 2007).

 Emisja gazów cieplarnianych
    Oszczędność energii, jaką można przypisać wykorzystaniu tworzyw sztucznych, różni się znacząco w zależności od obszaru ich zastosowania, przy czym zdecydowanie największe oszczędności odnotowano w przemyśle opakowaniowym. Ostrożnej, szacunkowej oceny wpływu całego rynku tworzyw sztucznych dokonano poprzez ekstrapolację danych, uwzględniając jedynie 50% oszczędności w zużyciu energii i emisji gazów cieplarnianych w omawianych przypadkach. Wyniki wskazują, że łączna ilość niezbędnej w całym cyklu życia energii (w fazie produkcji, użytkowania oraz odzysku) wyrobów z tworzyw sztucznych wynosi w Europie (EU27+2) 4 300 mln GJ/rok, zaś łączna emisja gazów cieplarnianych równa jest w całym cyklu życia 200 mln t/rok. Można również stwierdzić, że zastąpienie, tam gdzie tylko jest to możliwe, wyrobów z tworzyw sztucznych wykonanymi z innych materiałów, wymagałoby około 57% (1500 – 3300 mln GJ/rok) więcej energii niż ta, która zużywana jest obecnie w całym cyklu życia tych wyrobów. Podobnie zastąpienie w produkcji wyrobów tworzyw sztucznych materiałami alternatywnymi, w najwyższym teoretycznie możliwym stopniu, spowodowałoby, w całym cyklu życia tych wyrobów, wzrost ilości emitowanych gazów cieplarnianych o 78 – 170 mln ton (tj. o około 61%) (patrz rys. 2). Innymi słowy, znajdujące się obecnie na rynku produkty z tworzyw sztucznych umożliwiły oszczędność energii o około 2 400 mln GJ rocznie, co odpowiada 53 milionom ton ropy naftowej mieszczącej się w 205 gigantycznych tankowcach. Oszczędności w emisji gazów cieplarnianych (124 mln ton rocznie) to ilość równa łącznej emisji CO2 wygenerowanej w roku 2000 przez taki kraj jak np. Belgia lub równoważność 39% przyjętego w Kyoto dla EU15 celu ograniczenia emisji tych gazów. Tylko dla nielicznych wyrobów z tworzyw sztucznych zużycie energii jest większe niż w przypadku ich odpowiedników wykonanych z innych materiałów. Większość wyrobów z tworzyw sztucznych wymaga mniejszej niż ich ewentualne substytuty nakładów energii w fazie produkcji. Ponadto wyroby tworzywowe umożliwiają dalsze, znaczące oszczędności w fazie ich użytkowania. Szczególnie jest to widoczne w przypadku części samochodowych, materiałów izolacyjnych stosowanych w budownictwie i przemyśle elektronicznym oraz opakowań z tworzyw sztucznych. Faza użytkowania ma istotne znaczenie w całym cyklu życia: przypada na nią średnio 18% zapotrzebowania na energię w przypadku cyklu życia wyrobów z tworzyw sztucznych oraz 24% całkowitego zapotrzebowania na energię w cyklu życia wyrobów z innych materiałów. Po wyłączeniu z analizy wyrobów, które nie przynoszą oszczędności w fazie użytkowania, otrzymano średni udział fazy użytkowania w całkowitym zapotrzebowaniu na energię dla wyrobów z tworzyw sztucznych oraz wyrobów z materiałów alternatywnych, który wyniósł 31%.

Rys. 2. Zmiany w masie produktów, zużyciu energii i emisji gazów cieplarnianych, po teoretycznym zastąpieniu tworzyw sztucznych materiałami alternatywnymi.

        Podczas obliczeń, modyfikacji, aktualizacji oraz analiz przeprowadzanych dla potrzeb niniejszego opracowania wykazano, że stosunkowo duża ilość analizowanych przypadków zapewnia wiarygodność końcowych wyników. Wynika to z tego, że różnice obserwowane dla pojedynczego badania stają się mało istotne w odniesieniu do wszystkich zastosowań i przypadków, zaś ewentualne korekty danych wyjściowych dotyczą w równym stopniu tworzyw sztucznych, jak i materiałów alternatywnych. Ponadto, w wielu przypadkach celowo przyjęto bardzo umiarkowane założenia, co oznacza, że wyniki końcowe faworyzują konkurencyjne, alternatywne materiały.

 Efektywność energetyczna oraz ochrona klimatu
    Stosowanie tworzyw sztucznych przynosi również ogromne korzyści związane z efektywnością energetyczną oraz ochroną klimatu. Związane jest to z takimi elementami jak: poprawa parametrów tworzyw sztucznych, która dokonała się w miarę upływu czasu (zwiększona wydajność zarówno samych materiałów, jak i procesów produkcyjnych), korzyści wynikające z lepszych właściwości izolacyjnych tworzyw sztucznych, obecność takich wyrobów z tworzyw sztucznych, dla których korzyści wynikające z fazy ich użytkowania przewyższają negatywny wpływ fazy produkcji, uwzględniając ponadto korzystny wpływ różnych strategii zagospodarowania opadów. W tej części omówione zostały również kwestie stosowania do tworzyw sztucznych produkcji zasobów odnawialnych, udziału tworzyw sztucznych w konsumenckim śladzie węglowym oraz wkładu tworzyw sztucznych w procesy innowacji i dematerializacji.
    Najnowsze dane, dotyczące sześciu typowych wyrobów opakowaniowych oraz profili okiennych, zostały porównane z danymi historycznymi w celu oceny postępu, jaki się dokonał w tym czasie. Oceniano obniżenie masy opakowania w przeliczeniu na jednostkę funkcjonalną oraz zmniejszenie zużycia energii i związaną z tym redukcję emisji gazów cieplarnianych.
    Wśród badanych opakowań znalazły się: pojemniki na napoje mleczne i na śmietanę, na mleczko do kawy (małe porcje), butelki na płynne środki piorące, duże pojemniki zbiorcze na dżem oraz butelki na niegazowaną wodę mineralną. Porównanie historii różnych wyrobów opakowaniowych wykazuje, że zmniejszenie ich masy pozwoliło ograniczyć zużycie energii oraz emisję gazów cieplarnianych nawet o 28% w stosunku do roku 1991. Ponadto korzyści wynikające z usprawnienia procesu produkcji plastikowych opakowań (wynoszące do 5%) są znacząco niższe niż te wynikające ze zmniejszenia masy wyrobu, a w niektórych przypadkach nie obserwowano żadnych tego typu korzyści.
    W przypadku ram okiennych czynnikiem dominującym okazała się poprawa ich własności izolacyjnych: dzisiaj przez ramę „ucieka” trzy razy mniej energii w stosunku do wartości z roku 1970. W ciągu ostatnich 30 lat roczne oszczędności w zużyciu energii oraz obniżeniu emisji gazów cieplarnianych związane z ramami okiennymi zwiększyły się 7-krotnie (energia) i 9-krotnie (emisja gazów) w stosunku do rocznego zapotrzebowania na energię oraz związanej z tym emisji gazów w procesie produkcji takich ram.

 Właściwości izolacyjne
     

    Wykonane z tworzyw sztucznych materiały izolacyjne zostały porównane z wełną mineralną oraz pianką szklaną. Wyniki wskazują, że przy produkcji izolacji z tworzyw sztucznych zużywa się średnio 16% mniej energii i emitowane jest o 9% mniej gazów cieplarnianych, niż w przypadku alternatywnej mieszanki wełny mineralnej i pianki szklanej (w tych ilościach uwzględnione zostały wielkości związane z całym cyklem życia środków spieniających, natomiast wyłączone wartości związane z efektem użytkowym w postaci oszczędności energii do ogrzewania i chłodzenia, które są identyczne dla porównywanych materiałów). Kwestie zużycia energii oraz emisji gazów cieplarnianych nie są jednakże jedynymi kryteriami wyboru materiałów izolacyjnych do konkretnych zastosowań. Niezbędna jest również analiza związanych z nimi aspektów środowiskowych, ekonomicznych oraz społecznych.
    Znaczne oszczędności energii, zapewniane przez wszystkie materiały izolacyjne w fazie ich użytkowania, stanowią najważniejszy efekt energetyczny w całym ich cyklu życia, gdyż energia zużywana do ich wyprodukowania równa jest zwykle mniejszej niż 1% całkowitej energii związanej z ich cyklem życia.
    Badania przeprowadzone przez denkstatt [Pilz i Mátra, 2006] wykazały, że materiały izolacyjne z tworzyw sztucznych umożliwiają niezwykle duże oszczędności energii podczas fazy użytkowej; energia niezbędna do wytworzenia tych wyrobów zostaje zrównoważona poprzez oszczędności poczynione już po 4 miesiącach ich użytkowania.
    W całym swoim cyklu życiowym panele izolacyjne z tworzyw sztucznych pozwalają zaoszczędzić ponad 150 razy więcej energii niż potrzeba do ich wyprodukowania.
    Wg szacunkowych danych oszczędności energii netto zapewnianej przez wszystkie wykonane z tworzyw sztucznych materiały izolacyjne zastosowane w przemyśle budowlanym w roku 2004 wyniosły od 9 500 do 19 900 milionów GJ w całym ich cyklu życia, a związana z tym redukcja emisji gazów cieplarnianych wyniosła 536 – 1,120 milionów ton równoważnika CO2.
    Dla zaspokojenia potrzeb nowoczesnego społeczeństwa oraz dla rozsądnego zrównoważonego rozwoju konieczne jest stosowanie różnych materiałów. Produkty wykonane z tworzyw odpowiadają za zużycie tylko 4% nieodnawialnych zasobów kopalnych, ale, paradoksalnie, zwiększone zużycie tworzyw sztucznych spowoduje, że ulegnie zmniejszeniu całkowite zużycie zasobów kopalnych i spowoduje redukcję gazów cieplarnianych. Zatem, w przeciwieństwie do powszechnego odczucia, zmniejszenie stosowania tworzyw będzie miało tylko efekt odwrotny – zwiększy się zużycie paliw i wzrośnie emisja CO2.

 

 

 

Autor: PlasticsEurope
 

Artykuł został opublikowany w magazynie "Chemia Przemysłowa" nr 4/2011