Unipetrol | Fuelling Innovations | Články

Jiří Pác: Vývoj plastů je v současné době na rozcestí

Jiří Pác pracuje v Polymer Institute Brno už téměř třicet let. Začínal v něm v roce 1990 po absolvování vysoké školy zaměřené na technologii plastů. Nejprve nastoupil na pozici výzkumného pracovníka v oddělení materiálového výzkumu. Následně se stal vedoucím tohoto oddělení a v roce 2016 vedoucím odštěpného závodu spadajícího pod společnost Unipetrol RPA. 

Jiří Pác: Plastic development is at a crossroads
přečtěte si více

Jakým činnostem a tématům se ve výzkumném institutu věnujete?

V Polymer Institute Brno se věnujeme jak výzkumným aktivitám, tak vlastní výrobě produktů. Výzkumná činnost institutu se specializuje především na témata, jako jsou polymerační katalyzátory, UV a termooxidační stabilita polymerů, vývoj nových typů polyolefinů a materiálů na jejich bázi a v neposlední řadě i na technickou pomoc výrobním jednotkám, kompaundérům (zpracovatelé plastů, kteří připravují směsi plastů například se skelnými vlákny, mastkem, retardéry hoření a další) a zpracovatelům plastů. V rámci vlastní výroby se zabýváme vývojem a prodejem koncentrátů aditiv pro plasty, jako jsou například UV stabilizátory, antistatika, retardéry hoření, barviva a mnoho dalších, které představují nezbytnou součást výrobků z plastů, s nimiž se denně setkáváme. Možná si neuvědomujeme, že téměř všechny plastové výrobky obsahují kromě základní plastické hmoty také mnoho dalších látek - aditiv, která vlastnosti výrobků zásadním způsobem zlepšují. Například již zmíněné UV stabilizátory mnohonásobně prodlužují životnost výrobků ve venkovním prostředí, retardéry hoření zvyšují bezpečnost staveb a elektrotechniky, a nesmíme zapomenout ani na barviva, bez kterých si plastové výrobky těžko umíme představit.

Polymer Institute Brno v sobě netradičně spojuje výzkumné, respektive vývojové aktivity s vlastní výrobou produktů. Jaké to má podle Vašeho názoru výhody?

Propojení výzkumu a výroby v jedné společnosti má několik zásadních výhod. První představuje sdílení vysoce finančně i personálně náročných služeb pro oba typy aktivit a druhou je získávání kontaktů a přístupu k zákazníkům právě cestou dlouhodobého poskytování výzkumných služeb. Je až překvapivé, jak lze tímto způsobem velmi dobře získat důvěru zákazníků, pro které PIB nepředstavuje pouze jednoho z mnoha dodavatelů výrobků, ale i partnera, o kterém vědí, že disponuje potřebným technickým a intelektuálním zázemím a kdykoliv jim bude schopen poskytnout účinnou pomoc. Toto spojení by se dalo s mírnou nadsázkou přirovnat k „supermarketu“, do kterého všichni chodíme hlavně proto, že vše dostaneme na jednom místě.

Co se v PIBu aktuálně řeší? Jsou zde nyní realizovány nějaké významné projekty, investice či změny?

Nejvýznamnější oblastí, na kterou se PIB aktuálně zaměřuje, je příprava výzkumného zázemí pro právě budovanou polyetylenovou jednotku PE3. Vzhledem k odlišnostem nové technologie od té původní, tedy polyetylenových jednotek PE1 a PE2, bylo nutno nejen zkonstruovat nové laboratorní polymerační reaktory, včetně řízení procesu polymerace, ale i dovybavit naše laboratorní zázemí analytickým vybavením nutným ke studiu struktury polymerů i jejich fyzikálně-mechanických vlastností a také technologiemi dalšího zpracování. Kromě významných investic do laboratorního vybavení se v minulých letech uskutečnila i obnova zařízení pro výrobu aditivních koncentrátů, v rozpětí několika let byly pořízeny dva nové kompaundační stroje, které zvýšily výrobní kapacitu PIB z původních cca 1500 tun za rok na současných cca 2500 tun za rok. V jednání je i projekt na další významné rozšíření výrobní kapacity koncentrátů.   

Můžete popsat, s jakými trendy v oblasti výroby plastů se setkáváte? Jakým směrem se jejich výroba vyvíjí a je třeba, abyste na to nějakým způsobem reagovali i vy v PIBu?

Směry vývoje plastů jsou v současné době tak trochu na rozcestí. To je vyvoláno novým legislativním úsilím, které směřuje k „cirkulární ekonomice“. Ta zjednodušeně řečeno představuje dlouhodobě udržitelný způsob nakládání se surovinami - v našem případě s plasty. Cílem veškerého snažení je omezit spotřebu fosilních surovin, a prodloužit tak dobu, po kterou budou lidstvu suroviny k dispozici. Tomuto úsilí se musí přizpůsobit i naše strategie výzkumu tak, aby výzkum Unipetrolu sloužil k udržení se na trhu plastů i ve vzdálenější budoucnosti. Ekologicky motivované úsilí prošlo mnoha milníky počínaje snahou zbavit se plastů řízeným rozpadem pomocí látek zvaných prodegradanty a nebo například kompostovatelností. Oba tyto směry se ukázaly jako mylné, protože právě rozpad plastů vede ke vzniku mikročástic a je jednou z příčin v současnosti hodně medializované kontaminace oceánů a mořských živočichů. Stejně tak kompostování plastů nepřináší nic zásadně prospěšného. Touto cestou se lze výrobku relativně snadno zbavit, ale bez možnosti jeho dalšího využití. 

Jaký směr je tedy ve vývoji plastů považován za ten správný?

Něco jako „svatý grál“ představuje v současné době recyklace maximálního možného objemu plastů, které se na trh dostanou. To je cíl velmi ambiciózní a k jeho dosažení je nutné splnit, nebo aspoň částečně plnit tři základní parametry. Prvním je minimalizování počtu plastů na trhu, respektive aspoň v jednotlivých segmentech průmyslu tak, aby se vzájemně nemíchaly a konstruovat výrobky tak, aby byly opravdu recyklovatelné a nepředstavovaly technický hlavolam při snaze od sebe jednotlivé materiály oddělit. Druhým předpokladem je úspěšný sběr, svoz a třídění plastů. To je do určité míry již zvládnutý proces.  Posledním a nejtěžším parametrem je následné využití úspěšně sebraných, vytříděných a recyklovaných plastů. To je bohužel největší slabina celé snahy o „cirkulární ekonomiku“ a zároveň také představuje výzvu pro další směřování výzkumu.

Čím je to způsobeno, že právě využití recyklovaných plastů představuje největší problém?

Legislativa spojená s potravinovými obaly, stavebními materiály, automobilovými díly a podobně je rok od roku přísnější a výrobci plastů ji plní s vynaložením nemalého úsilí a finančních prostředků. To je ale stav, který se týká primárních – nově vyrobených plastických hmot. Jakmile do tohoto řetězce vstoupí recyklovaný materiál s nedefinovanými parametry, je jeho využití ve zmíněných aplikacích téměř vyloučeno. Najde se samozřejmě mnoho aplikací, které částečný přídavek nebo i stoprocentní použití recyklovaných plastů umožňují, jako jsou například nenáročně obalové folie, desky, technické obaly, přepravky a další, ale je zřejmé, že se zvyšujícím se objemem recyklovaných plastů bude tento segment trhu brzy nasycen a nové aplikace budou spíše uměle vytvořené, než potřebné. Do nedávné doby byla poměrně nenasytným trhem na plastové odpady Čína, ale vzhledem k legislativním změnám v této zemi na nakládání s odpady a na větší důraz na ekologii výroby se tento trh částečně uzavřel. Za této situace po poměrně krátké době narazíme na stav, kdy zkrátka recyklované plasty nebude kam na trhu umístit. Situaci by mohlo do určité míry zlepšit uvolnění legislativních požadavků na kvalitu výrobků, ale to je spíše přání než reálná možnost. Proto je nutné hledat způsoby recyklace plastů, které povedou například k depolymeraci na opětovně použitelné monomery, nebo aspoň do té míry zlepší vlastnosti recyklovaného plastu, tak aby jeho opětovné využití bylo možné.

Unipetrol zákazníkům nedávno představil nový produkt Makroplus CC, který vznikl ve spolupráci vývojářů z Brna a Litvínova. Je podobná spolupráce spíše ojedinělá, nebo týmy vývojářů v rámci skupiny spolupracují pravidelně?

Tento produkt vznikl společným úsilím vývoje oddělení výroby elektro-vodivých sazí  Chezacarb, PIB a prodejní skupiny Unipetrol Deutschland. Jedná se o koncentráty elektrovodivých sazí pro různé aplikace počínaje permanentně antistatickými nebo elektro-disipativními obaly pro elektroniku, přes folie, trubky, pěny, podlahoviny až po kabelářský průmysl. Koncentráty rozšíří spektrum zákazníků na Chezacarb, protože se surovými sazemi umí pracovat pouze malá část z nich. Hlavními trhy bude Německo a Čína, kde Unipetrol disponuje dobrým obchodním zastoupením a kvalitními kontakty se zákazníky. Podobné spolupráce se samozřejmě realizují častěji, například také v oblasti výzkumu a vývoje plastů. V této souvislosti mohu zmínit výzkumný projekt na prověření možností výroby a  aplikací takzvaných „zelených plastů“, který se v PIBu v současnosti realizuje ve spolupráci s oddělením rozvoje obchodu Unipetrolu.

Zelený plast? Můžete nám popsat, o co se jedná?

Zelené plasty jsou plasty vyrobené z „neropných“ surovin. Patří k nim řada plastických hmot, ale obchodně nejzajímavější je PLA (polylaktid), pro který lze monomer - kyselinu mléčnou a z ní laktid připravit fermentací, a to ve své podstatě i z jakýchkoliv zemědělských produktů nebo odpadů obsahující mono až polysacharidy, tedy i z celulózy. Aktuální spotřeba PLA v Evropě je v řádu jednotek tisíců tun, ale ve spojitosti s „cirkulární ekonomikou“ lze v horizontu několika let očekávat raketový růst poptávky. Kromě legislativních požadavků bude hlavním tahounem rychlého vývoje spotřeby PLA snaha nadnárodních koncernů předvést svoji „zelenou strategii“ tím, že se budou snažit část výroby převést z ropných plastů například na PLA a tím získat u svých zákazníků - obchodní výhodu. Toto úsilí ovšem po určité době narazí na fakt, že takové množství zemědělské produkce nebude pro fermentaci k dispozici a PLA podobně jako biopaliva bude konkurovat produkci potravin. Proto bude pro nás včasné zachycení vhodného okamžiku růstu spotřeby PLA velmi důležité, protože v tomto období se bude jednat mimo jiné i o poměrně lukrativní výrobu. 

A jak je to s vývojem polymerů, které jsou důležitým obchodním artiklem skupiny Unipetrol – polyetylenem a polypropylenem?

Vývoj orientovaný na existující plasty typu polypropylen (PP) a polyetylen (PE) je směřován zejména na polymerační systémy, které umožnují vyrábět například PP Mosten  za použití bezftalátových katalyzátorů určený pro potravinové obaly, materiály s minimalizovanými emisemi organických látek pro automobilové aplikace či se sníženým zápachem rovněž pro náročné potravinové obaly. Patří sem i vývoj zamířený například na vlákna určená pro měkké textilie – tzv. soft touch – pro hygienické aplikace jako jsou třeba dětské pleny anebo i vylepšené PP blokové kopolymery pro tenkostěnné, ale houževnaté nárazníky automobilů. V oblasti  automotive  vládne trend snižování hmotnosti vozidel a to vede výrobce ke snaze snižovat mimo jiné i hmotnost plastových dílů. Toho je dosahováno vyloučením dříve oblíbených ztužujících přísad jako například mastku a slídy a používáním pouze čistých polypropylenů. To pochopitelně vede k potřebě vyvinout PP kopolymery s mnohem lepším poměrem tuhost/houževnatost. Velmi zajímavou oblast představují i polypropylenové pěny, kde Unipetrol před nedávnem uvedl na trh nový typ Mostenu MB812. V případě nové technologie PE3 půjde v první fázi o podporu výroby licenčních typů, posléze o jejich optimalizaci podle požadavků zákazníků a souběžně s tím také o vývoj typů nových. Význam podpory PIBu se stává o to větší, že licensor před nedávnem přehodnotil svoji obchodní strategii a Unipetrolu nebude v budoucnu poskytovat podporu v dalším vývoji nových typů pro PE3.

Jak vy osobně vidíte budoucnost plastů? Budeme stále žít v „době plastové“ nebo se jejich podíl na trhu začne snižovat? Budou stávající plasty nahrazeny novými s lepšími vlastnostmi?

Budoucnost plastů vidím i přes současnou mediální kampaň o škodlivosti plastů pro životní prostředí optimisticky. Určitý podíl plastů v obalovém průmyslu potravin převezme určitě papír, některé aplikace jako zcela zbytečné zaniknou. To možná do určité míry zpomalí růst spotřeby plastů, ale žádný jiný materiál plastické hmoty nahradit nemůže. Spíše půjde o přerozdělení aplikačních oblastí mezi různými typy plastů, ze kterých vyjdou PP a PE určitě vítězně, protože poskytují unikátní kombinaci nízké ceny, výborných a adaptabilních fyzikálně mechanických vlastností a snadnou recyklovatelnost. Ztrácet budou pravděpodobně styrenové plasty v obalech, pěnách a technických aplikacích, inženýrské plasty v elektrotechnice, určité ztráty lze očekávat i v případě PVC v kabelářském průmyslu. PP a PE budou částečně konkurovat „zelené plasty“, ale jejich zastoupení nikdy nemůže dosáhnout vysoké míry, protože jejich výroba ve velkém měřítku bude na úkor výroby potravin. Nebezpečí pro prodej PP a PE spíše spočívá v recyklaci, respektive ve zpětném využívání recyklátů, které budou „ukrajovat“ z některých „low-costových“ využití primárních PP a PE. Tomu lze do určité míry čelit vlastním zapojením Unipetrolu do recyklačního procesu a snahou o nabízení levnějších variant plastických hmot na bázi například přejezdových typů PP a PE s podílem recyklovaných plastů.

A závěrem ještě jedna osobní otázka. Jak trávíte svůj volný čas? Jaké jsou vaše zájmy?

To je nejtěžší otázka, protože vyhraněné koníčky nemám. Rád chodím na večerní procházky a občas si něco přečtu.