substancje niebezpieczne w środowisku

SUBSTANCJE
NIEBEZPIECZNE
W ŚRODOWISKU
PUBLIKACJE
– WYROBY Z TWORZYW SZTUCZNYCH
INSTYTUT EKOLOGII TERENÓW UPRZEMYSŁOWIONYCH | 01.2012
PUBLIKACJE
INSTYTUT EKOLOGII TERENÓW UPRZEMYSŁOWIONYCH | 01.2012
Niniejsza broszura ma na celu przybliżenie najczęściej
używanych substancji chemicznych w produkcji wyrobów
z tworzyw sztucznych. Są one polimerami. Wszystkie rodzaje tworzyw sztucznych składają się głównie z węgla i wodoru - czasem również z chloru. Są one zdefiniowane jako
materiały organiczne wyprodukowane z makrocząsteczek łańcuchy polimerowe monomerów.
Tworzywa sztuczne są bardzo zróżnicowane pod względem składu chemicznego, właściwości i możliwości zastosowania, są szeroko rozpowszechnione w społeczeństwie
(na rynku) i w środowisku. Kilka z substancji chemicznych stosowanych do produkcji tworzyw sztucznych
i ich wyrobów jest szkodliwych dla zdrowia ludzkiego i środowiska. Substancje te i ich produkty rozpadu mogą być uwalniane do środowiska i wpływać na zdrowie człowieka podczas
całego cyklu życia wyrobów. Polimerowe tworzywa sztuczne
nie są uważane za toksyczne, ale w tworzywach sztucznych
mogą znajdować się związane monomery resztkowe, chemikalia polimeryzacji, produkty rozpadu oraz dodatki, które mają
właściwości toksyczne.
Granulaty tworzyw sztucznych, dostarczanych przez
dostawcę do zakładu przetwórstwa tworzyw sztucznych,
zwykle zawierają kilka różnych substancji - dodatków w celu ułatwienia procesu formowania i poprawy jakości
produktu końcowego. Dodatki te nadają poszczególnym wyrobom odpowiednie właściwości w procesie powstawania
produktu końcowego i sprawiają, że możliwa jest produkcja wyrobów na dużą skalę. Najważniejsze z dodatków to:
1) plastyfikatory, które nadają materiałom elastyczność, 2)
pigmenty, które nadają kolor i 3) stabilizatory, które chronią materiały przed promieniowaniem ultrafioletowym
i degradację termiczną.
Istnieje wiele różnych polimerów stosowanych do produkcji tworzyw sztucznych i kilka tysięcy różnych dodatków.
Powoduje to bardzo duże zróżnicowanie substancji chemicznych stosowanych w produkcji tworzyw sztucznych i ich wyrobów. Kilka z tych nie-polimerowych składników jest niebezpiecznych dla zdrowia człowieka i dla środowiska, np. są one
rakotwórcze, mutagenne, działają szkodliwie na rozrodczość,
są uczulające oraz są niebezpieczne dla środowiska wodnego,
powodując długotrwałe skutki.
Polichlorek winylu (PCW) to rodzaj tworzywa sztucznego, który wymaga największej ilości dodatków. Różne dodatki i barwniki są dodawane do PCW na etapie przetwarzania,
a mieszanka ta jest następnie przekształcana na produkty
PCW. Na świecie PCW jest jednym z najczęściej stosowanych
PUBLIKACJE
SUBSTANCJE
NIEBEZPIECZNE
W ŚRODOWISKU
tworzyw sztucznych do produkcji bardzo wielu wyrobów. Wyroby z PCW charakteryzują się zróżnicowaną gamą właściwości i znacznie przyczyniają się do rozwoju nowoczesnego stylu
życia.
Nie ma ogólnych wymagań dotyczących kontrolowania
uwalniania się niebezpiecznych substancji chemicznych z wyrobów z tworzyw sztucznych, ale są pewne regulacje dla określonych grup produktów. Na przykład, do tworzyw sztucznych, które wchodzą w kontakt z żywnością istnieją dyrektywy
UE, które m. in. regulują dopuszczalne poziomy uwalniania
się oraz listy dodatków, które mogą być stosowane do produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych. Istnieje również dyrektywa ustanawiająca podstawowe zasady niezbędne w badaniach
uwalniania się substancji niebezpiecznych z materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z artykułami spożywczymi.
Celem tej broszury jest przedstawienie przeglądu zakazów lub ograniczeń odnoszących się do najczęściej używanych substancji niebezpiecznych w produkcji wyrobów
z tworzyw sztucznych. Ponadto wskaże ona najczęstsze rozwiązania dotyczące substytutów niebezpiecznych substancji
i postępów w tej dziedzinie.
Ftalany - plastyfikatory
•
•
•
•
•
•
DEPH – Ftalan bis(2-etyloheksylu), CAS nr 117-81-7
BBP – Ftalan benzobutylu, CAS nr 85-68-7
DBP – Ftalan dibutylu, CAS nr 84-74-2
DINP – Ftalan di-izononylu, CAS nr 28553-12-0
& 68515-48-0
DIDP – Ftalan di-izodekanu, CAS nr 26761-40-0
& 68515-49-1
DNOP – Ftalan di-n-oktylu, CAS nr 117-84-0
Zastosowanie – niektóre ftalany stosowane są jako
plastyfikatory. Plastyfikatory to związki, które dodawane są
w celu poprawy kilku właściwości polimerów, takich jak obrabialność, odporność termiczna, odporność na niską temperaturę, odporność na czynniki atmosferyczne, właściwości izolacyjne i olejooporność, itp. Plastyfikatory ftalowe są
powszechnie stosowane w produkcji wyrobów z PCW. Wiele
systemów medycznego zasilania (np. wężyki), zabawki i urządzenia (np. smoczki, butelki) dla dzieci wykonane są z PCW.
3
PUBLIKACJE
4
SUBSTANCJE
NIEBEZPIECZNE
W ŚRODOWISKU
nie do ich stosowania zostało udzielone dla poszczególnych przedsiębiorstw - cztery z nich są stosowane
w tworzywach, np.: plastyfikatory ftalowe DEHP, BBP
i DBP są głównie stosowane w wyrobach z PCW.
•
Problem – ftalany sklasyfikowane są jako toksyczne
dla rozrodczości, niektóre z nich są bardzo toksyczne dla organizmów wodnych, powodując długotrwałe skutki. Ftalany
oceniane są jako zaburzające gospodarkę hormonalną. DEHP
znajduje się na liście substancji UE jako czynnik zaburzający
działanie układu hormonalnego.
• Od grudnia 1999 roku w Unii Europejskiej istnieje
ograniczenie w stosowaniu ftalanów w zabawkach
i artykułach pielęgnacyjnych dla dzieci. Od stycznia
2007 r., weszły w życie w całej Unii Europejskiej dalsze
ograniczenia w zakresie korzystania z palstyfikatorów
ftalowych w zabawkach (załącznik XVII do rozporządzenia REACH).
• Ftalan di-izononylu (DINP), ftalan di-izodekanu
(DIDP) i ftalan di-n-oktylu (DNOP) nie mogą być
stosowane jako substancje lub składniki preparatów
w stężeniu większym niż 0,1% masy plastyfikatorów
w zabawkach i artykułach pielęgnacyjnych, które mogą
być wkładane do ust przez dzieci. Takie zabawki i artykuły pielęgnacyjne dla dzieci zawierające te ftalany
w stężeniu przekraczającym powyższy limit nie będą
wprowadzane na rynek.
• Ftalan bis(2-etyloheksylu), (DEHP), ftalan dibutylu
(DBP) i ftalan benzobutylu (BBP) nie mogą być stosowane jako substancje lub składniki preparatów w stężeniu większym niż 0,1% masy materiału z dodatkiem
plastyfikatorów w zabawkach i artykułach pielęgnacyjnych dla dzieci. Zabawki i artykuły pielęgnacyjne dla
dzieci zawierające ftalany w stężeniu przekraczającym
powyższy limit nie będą wprowadzane na rynek.
• 17 lutego 2011 r. Komisja Europejska ogłosiła zakaz
stosowania niektórych substancji, chyba, że zezwole-
Ramowa Dyrektywa Wodna (RDW, Załącznik 10)
identyfikuje DEHP jako substancję priorytetową, co
oznacza, że okazała się ona znacznym problemem dla
europejskich wód. DEHP jest przedmiotem kontroli, stopniowej redukcji zrzutów, emisji i strat (artykuł
16.6 RDW).
Rozwiązanie problemu – do produkcji polichlorku
winylu (PCW) istnieje wiele nie-ftalowych plastyfikatorów
Potencjalnymi substytutami są: trimelitany, dwuzasadowe
estry alifatyczne, fosforany, benzoesany, estry cytrynianu, polimerowe plastyfikatory, kwas sulfonowy i sorbit. Jeden z substytutów dla ftalanów, został wyprodukowany na bazie oleju
rycynowego. Istnieje wiele alternatyw dla zabawek wyprodukownych z PCW. To inne rodzaje tworzyw sztucznych, które
są naturalnie miękkie (np. polietylen i octan etylenowinylowy)
i nie zawierają one plastyfikatorów takich jak ftalany.
Związki ołowiu (Pb)– stabilizatory
dla produktów z PCW
Zastosowanie - związki na bazie ołowiu są najczęściej
używane jako stabilizatory PCW. Stosowane związki zawierją
biel ołowiową, trójzasadowy siarczan ołowiu, dwuzasadowy
ftalan ołowiu, dwuzasadowy, stearynian ołowiu i inne. Dodawane są one do twardego typu PCW, który jest bardziej trwały, i jest stosowany w produkcji rur, izolowanych przewodów
i kabli.
Problem – związki ołowiu, klasyfikowane są jako działające szkodliwie na rozrodczość i bardzo toksyczne dla środowiska wodnego w dłuższym wymiarze czasowym (toksyczność
ostra i długotrwała).
• Ramowa Dyrektywa Wodna (RDW, Aneks X) identyfikuje ołów i jego związki jako substancje priorytetowe,
co oznacza, że substancja ta okazała się być istotnym
problemem dla europejskich wód. Pb jest przedmiotem kontroli dla stopniowej redukcji zrzutów, emisji
i strat (art. 16.6 RDW).
• Dyrektywa w sprawie ograniczenia stosowania niektórych niebezpiecznych substancji w sprzęcie elektrycznym i elektronicznym 2002/95/EC (RoHS) ogranicza
stosowanie sześciu niebezpiecznych substancji (w tym
ołowiu) w produkcji różnego rodzaju urządzeń elektronicznych i elektrycznych.
Rozwiązanie problemu – stosowanie bezpiecznych
związków na bazie Al/Mg/Ca/Zn jako stabilizatorów PCW
i zastępowanie nimi związków ołowiu. Europejskie Stowarzyszenie Producentów Stabilizatorów złożyło dobrowolne zobowiązanie do zastąpienia stabilizatorów zawierających ołów,
które są stosowane w produkcji wyrbów z PCW do roku 2015
w krajach członkowskich UE.
Kadm – barwniki i stabilizatory
w produktach z PCW
Zastosowanie - kadm może być dodawany do produktów z PCW lub innych tworzyw sztucznych jako barwnik w postaci metaloorganicznych związków. Podstawowe zastosowa-
PUBLIKACJE
SUBSTANCJE
NIEBEZPIECZNE
W ŚRODOWISKU
nie kadmu dotyczy produkcji czerwonych, pomarańczowych
i żółtych pigmentów, które są stosowne do produktów wytworzonych z tworzyw sztucznych. Pigmenty te mogą być stosowane do nadania jasnych kolorów zabawkom w celu uatrakcyjnienia ich dla dzieci. Kadm jest głównie stosowany jako
stabilizator PCW w ramach okiennych.
Problem – większość związków kadmu znajduje się na
liście substancji niebezpiecznych, mają ostre toksyczne działanie na ludzi i na środowisko i mogą kumulować się w ludzkim
organiźmie. Długotrwałe efekty oddziaływania kadmu obejmują zmiany w układu rozrodczym.
• Ograniczenia dotyczące stosowania kadmu i jego
związków do nadawania barw tworzywom sztucznym
lub używania ich jako stabilizatory w produktach
z PCW są ustanowione przez rozporządzenie REACH
(załącznik XVII do rozporządzenia REACH).
• Ramowa Dyrektywa Wodna (RDW, Załącznik X) określa kadm jako priorytetową substancję niebezpieczną,
co oznacza, że substancja ta jest istotnym problemem
dla europejskich wód. Cd jest przedmiotem kontroli,
która ma na celu stopniową redukcję zrzutów, emisji
i strat (art. 16.6 RDW).
• Kadm jest na liście substancji priorytetowych w Bałtyckim Planie Działań HELCOM-u (Baltic Sea Action
Plan - BSAP).
Rozwiązanie problemu – w odniesieniu do stosowania kadmu w pigmentach częściowe jego zastąpienia w sieci
krystalicznej przez cynk i siarki przez selen, tworzących szereg
międzykrystalicznych związków, które pozwalają na uzyskanie kolorów pośrednich od cytrynowo-żółtego do rdzawego
gamy farb na bazie kadmu. Obecnie nie są dostępne żadne
substytuty kadmu, należy podkreślić, że przemysł jest silnie
zainteresowany rozwiązaniem problemu, czyli poszukiwaniem stabilizatorów wolnych od kadmu, ze względów gospodarczych, jak i ekologicznych.
Kwas perfluorooktanowy (PFOA) –
produkcja fluoropolimerów
Zastosowanie – PFOA jest głównie stosowany jako
środek pomocniczy w produkcji fluoropolimerów, np. politetrafuoloetylenu (PTFE) i w procesach przetwarzania dyspersji
fluoropolimerowych. Fluoropolimery to substancje o specjalnych właściwościach, które mają dużo ważnych zastosowań
5
PUBLIKACJE
6
SUBSTANCJE
NIEBEZPIECZNE
W ŚRODOWISKU
duktach, w tym w sprzęcie cyfrowym (np. CD, DVD), sprzęcie elektrycznym i elektronicznym, w samochodach, sprzęcie
sportowym, opakowaniach wielokrotnego użytku po napojach
i jedzeniu oraz w butelkach dla dzieci.
w produkcji i w przemyśle. Są one stosowane w celu zapewnienia nieprzywierającej powierzchni naczynia (Teflon ®)
i wodoodpornych, oddychających membranach do produkcji odzieży (Goretex ®). Są również stosowane w powłokach
przewodów, kabli i półprzewodników itp.
Problem – postępująca toksyczność, immunotoksyczność, efekty hormonalne i właściwości rakotwórcze są podstawowymi powodami niepokoju. PFOA jest substancją bardzo trwałą w środowisku i akumulującją się w tkankach ludzi
i zwierząt.
• PFOA znajduje się na liście substancji niebezpiecznych
HELCOM BSAP.
• Stany Zjednoczone posiadają plan działań dotyczący
długołańcuchowych perfluorowanych związków chemicznych, ponadto proponuje się wprowadzenie zakazu stosowania PFOA w produktach konsumenckich.
• Pomimo braku międzynarodowych regulacji dotyczących PFOA, przedstawiciele przemysłu dobrowolnie
zobowiązali się do redukcji emisji PFOA.
Problem – podczas kontaktu z gorącymi płynami BPA
jest uwalniane z plastikowych butelek. BPA jest toksyczny dla
układu rozrodczego i hormonalnego i został sklasyfikowany
jako zewnętrzna substancja hormonopodobna, zakłócająca
system hormonalny przez imitację naturalnych hormonów
występujących w organizmie.
• Ze względu na ryzyko wymywania bisfenolu A z butelek w Kanadzie (2008) i UE (2011) zakazano produkcji
butelek dla niemowląt wykonanych z poliwęglanu.
• W ramach strategii EU dotyczącej zaburzeń hormonalnych, Bisfenol A został wstępnie przypisany do kategorii 1 ze względu na działanie na organizm człowieka
i wysoki stopień zaniepokojenia ze względu na ryzyko
narażenia. Bisfenol A jest przedmiotem oceny dotyczącej zaburzania gospodarki hormonalnej.
• BPA jest wymieniony na liście kandydackiej Ramowej Dyrektywy Wodnej i jest przedmiotem przeglądu
w celu zidentyfikowania go jako substancji priorytetowej.
Rozwiązanie problemów – przemysł fluoropolimerów opracował substytut PFOA i są nimi krótkołańcuchowe
perfluorowane zwiąki (PFCs).
Bisfenol A (BPA) – stosowany do produkcji tworzyw poliwęglanowych
Zastosowanie – BPA jest stosowany do produkcji tworzyw poliwęglanowych. Tworzywo to jest lekkie, posiada wyjątkową wytrzymałość, przejrzystość optyczną, odporność na
wysokie temperatury oraz doskonałą oporność elektryczną. Ze
względu na te cechy, poliwęglan jest stosowany w wielu pro-
Rozwiązanie problemów – znanym substytutem jest
kwas difenolowy, który poprzez nowe kosztowo-efektywne
procesy produkcyjne może z powodzeniem zastąpić bisfenol
A. Zawsze istnieją możliwości zastąpienia pojemników z poliwęglanu na pojemniki wolne od BPA.
PUBLIKACJE
INSTYTUT EKOLOGII TERENÓW UPRZEMYSŁOWIONYCH | 01.2012
Part-financed by the European Union
(European Regional Development Fund)
Prowadzaca projekt: Ansa Pilke
Finnish Environment Institute (SYKE)
P.O.Box 140, Mechelininkatu 34a, 00251 Helsinki, Finland
Tel +358 40 834 6537 | Fax +358 9 5490 2390
[email protected]
Koordynator krajowy: Janusz Krupanek
Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych
ul. Kossutha 6, 40-844 Katowice, Polska
Tel +48 32 254 6031 | Fax +48 32 254 1717
[email protected]
INSTYTUT EKOLOGII TERENÓW UPRZEMYSŁOWIONYCH | 01.2012
PUBLIKACJE
Szersze opisy każdej z substancji, ich występowanie, możliwości redukcji emisji
i zastąpienie, w tym dane o kosztach można znaleźć w poradniku przygotowanym
w ramach projektu COHIBA. Przygotowane materiały są dostępne w formie elektronicznej na stronie internetowej projektu COHIBA www.cohiba-project.net.