surowcem do wytwarzania nowych produktów szklanych - ocena ekologiczna i ekonomiczna (część pierwsza)

Zrównoważony rozwój w aglomeracjach wielkoprzemysłowych
	Kolumny dofinansowane przez WFOŚiGW w Katowicach

Rozwój przemysłu i konsumpcji, intensyfikacja produkcji w rolnictwie doprowadziły do przekształcenia i zanieczyszczenia środowiska przyrodniczego. W procesie degradacji środowiska niemały udział mają gospodarstwa domowe. Wszędzie tam, gdzie żyje człowiek, powstają odpady. Codziennie w każdym domu powstaje mała sterta "śmieci".

Kupujemy i wyrzucamy, gdyż nie wszystko jesteśmy w stanie zużyć, wykorzystać do końca. Wyrzucamy najczęściej do kosza, nie zastanawiając się nad tym, jak bardzo nasze odpady są uciążliwe dla środowiska. Wzrastająca liczba mieszkańców, gwałtowny rozwój gospodarczy przyczyniają się do wzrostu powstających odpadów. Następuje zasypywanie świata  "śmieciami". Wysypiska zajmują olbrzymie areały ziemi, które powinny być wykorzystane na cele rolnicze lub urbanistyczne a nie na odpady. Ponadto składowane odpady wpływają na zanieczyszczenia wód podziemnych i gleby, a spalanie ich wiąże się z emisją zanieczyszczeń do atmosfery oraz powstawaniem odpadów ze spalania, które obciążone są dużym ładunkiem toksycznych metali ciężkich. Problem odpadów był jak dotychczas mniej dostrzegany niż inne problemy z dziedziny ochrony środowiska. Zachodzi zatem potrzeba, aby poszukać innego podejścia do kwestii odpadów, w tym również szklanych. Szkło jest materiałem naturalnym możliwym do pełnego recyklingu. W przypadku prawidłowego i pełnego recyklingu przemysł szklarski jest praktycznie bezodpadowy. Nie wywołuje ubocznych efektów spalania, gdyż ogrzewanie jest elektryczne i gazowe. Zamiana gazu generatorowego - który  powodował emisję fenolu i smoły - na gaz ziemny spowodował, że proces produkcyjny stał się bezpieczniejszy dla środowiska naturalnego. Opakowania szklane posiadają dużo zalet, do których należą: możliwość wielokrotnego stosowania, możliwość recyklingu 100% i małe zagrożenie dla środowiska.
Szkło jest najłatwiejszym odpadem do zagospodarowania. Zakopane może przetrwać nawet tysiące lat. Bez problemu można je zaś przetopić w hutach szkła i ponownie wykorzystać. Opakowania szklane nadają się w 100% do ponownego użytku.
Korzyści z zastosowania stłuczki szklanej do produkcji nowych wyrobów są znaczne: zmniejszają ilość odpadów na wysypisku, wydłużają czas eksploatacji wysypiska, oszczędzają surowce pierwotne, takie jak piasek, soda, wapień, dolomit. Stłuczka szklana użyta jako składnik wsadu w hutach zmniejsza ilość energii potrzebnej do produkcji szkła oraz szkodliwej emisji tlenków azotu.

Szkło w Polsce

Najdawniejsze znaleziska szkła na ziemiach polskich pochodzą z terenu kultury łużyckiej, z okresu między VII a V wiekiem p.n.e. MiędzyIV a I wiekiem p.n.e. na teren Małopolski napływały z cesarstwa rzymskiego "szklane importy" - różnego rodzaju ozdoby szklane: paciorki, wisiorki, bransolety oraz pionki do gry. W I i II wieku n.e. wyroby szklane przywędrowały na ziemie polskie z południa Europy głównie szlakiem bursztynowym. Były to luksusowe naczynia grubościenne, wykonane metodą odciskania w formie. Pierwszy warsztat na ziemiach polskich pojawił się w Wolinie w I połowie X wieku. Na przełomie X i XI wieku funkcjonowały już pracownie w Opolu, Kruszwicy i Wrocławiu. Najstarsze zapiski o hutach szkła w Polsce pochodzą z dokumentów biskupów poznańskich z roku 1310 i 1327. Wymienia się w nich hutę Szklany Młyn nad Cybiną  i Wolbromia. Wyrabiano w nich szkło stołowe,tj. szklanki, pucharki zdobione szklanymi nitkami czy guzkami, szkło okienne i witrażowe. Między XV a XVIII stuleciem na terenach państwa polskiego funkcjonowało 90 hut szkła. Największe ich skupisko (ok. 70% warsztatów) znajdowało się w Małopolsce, gdzie licznie rosnące lasy dostarczały niezbędnego paliwa, a górskie potoki i rzeki wody do płukania piasku. Huty szkła  ciągnęły się od Żywca do Jasła, czyli do granicy śląsko-małopolskiej, aż po Wisłokę. Drugi region to okolice Częstochowy aż po wschodnie krańce Gór Świętokrzyskich i środkową Wisłę.
Wyposażenie huty było bardzo proste: podstawowe urządzenie stanowił piec do wytopu masy szklanej zbudowany z kamieni w kształcie owalnej kopuły. Wewnątrz znajdowało się wydzielone palenisko otoczone ławami. Na nich ustawiono tygle z ogniotrwałej gliny, w których topiła się masa szklana. Wśród narzędzi służących do formowania wyrobów szklanych najważniejsze były: piszczel, czyli metalowa rurka służąca do wydmuchiwania, i przyczepiec, czyli metalowy pręt, do którego przyczepiano uformowany przedmiot dla poddania go szklanej obróbce, a także różnego rodzaju szczypce i nożyce.
Osadnictwo szklarskie pozostawiło po sobie nazewnictwo w postaci nazw miejscowości jak: Szklary, Szklarnia, Szklarska Poręba czy Huta Stara. Do naszych czasów przetrwało niewiele obiektów polskiego szkła artystycznego. Być może wpłynął na to szlachecki zwyczaj nakazujący o głowę lub ziemię rozbijać kielichy i szklarnice dla okazania komuś szacunku. Wspomina o tym Mikołaj Rej, pisząc: "Jedni się wadzą, drudzy piją piwo, szklanice tłuką, czasze  przewracają". W początkach XVIII wieku,oprócz manufaktur magnackich (w Nalibokach, Lubaczowie, Urzeczu, Cudnowie czy Otwocku) produkujących kryształowe świeczniki, zwierciadła, puchary, kielichy rozmaitych kształtów, zaczęły powstawać w dobrach ziemskich mniejsze huty.
Niespotykany poziom w skali europejskiej osiągnęło szklarstwo na Śląsku dzięki bliskim kontaktom z przodującymi ośrodkami szklarstwa czeskiego. Przyczynili się do tego szczególnie śląscy szlifierze i grawerzy szkła skupieni głównie w rejonie Karkonoszy. O tym, jak wysoko ceniono ich kunszt, świadczy zarządzenie z 1935 roku, które zabraniało grawerom opuszczania swojej ojczyzny. Przyczyny były oczywiste: upowszechnianie tej sztuki za granicą groziłoby zmniejszeniem się rynków zbytu dla wyrobów śląskich. Od połowy XIV wieku polska twórczość szklarska przyjmuje formy produkcji masowej. Powstają działające do dziś w ujściu (rok założenia 1809) huty szkła kryształowego "Julia" w Szklarskiej Porębie (1841) i "Violetta" ze Stronia Śląskiego (1869).
Szkło gospodarcze zaczyna produkować huta "Hortensja" z Piotrkowa Trybunalskiego (1889), a szkło okienne huty: "Wałbrzych" (1867), "Kora" z Piotrkowa Trybunalskiego (1897), "Szczakowa" z Jaworzna (1911) czy huta im. F. Paplińskiego z Wołomina (1905). Tradycje szklarskie Małopolski kontynuują huty z Krosna (1923) i Jasła (1924), a także wybudowane w latach 1972-1974 Huta Szkła Jarosław S.A.

Technologia szkła

Szkło powstaje w wyniku stopienia m.in. krzemionki (piasku kwarcowego) lub mieszaniny odpowiednio dobranych materiałów: piasku, sody i wapienia, a następnie przez odpowiednie studzenie stopu. Stop taki w stanie ciekłym nazywamy masą szklarską. Stygnąc zwiększa bardzo swoją lepkość, staje się plastyczna i ciągliwa, aż wreszcie staje się szkłem.
Pojedyncze materiały, z których po stopieniu można otrzymać szkło, nazywa się materiałami szkłotwórczymi. Należą do nich przede wszystkim krzemionka SiO₂ i tlenki: boru B₂O₃, fosforu P₂O₃, tytanu TiO₂, arsenu As₂O₃ i inne. Rozróżniamy więc szkła: krzemianowe, boranowe, fosforanowe itp. lub mieszane, np. boranowo-krzemianowe. Dodawanie do materiałów szkłotwórczych innych materiałów (tlenków), nietworzących samodzielnie szkła, ma na celu ułatwienie topienia mieszaniny (eutektyki) albo zmianę właściwości szkła; zwiększa też możliwości przechładzania stopu bez krystalizacji. Tego rodzaju tlenki nietworzące samodzielnie szkła, lecz zmieniające jego właściwości, nazywamy modyfikatorami.
Szkło można wytworzyć z samej krzemionki. Wystarczy stopić ją w temperaturze około  2000°K i stop odpowiednio przechłodzić,aby otrzymać szkło. Postępując tak, otrzymuje się szkło krzemionkowe. Ma ono niezwykle cenne właściwości: jest bardzo twarde, odporne na działanie wody i kwasów oraz na działanie wspólnej temperatury.
Masa szklana to substancja otrzymana ze stopionego zestawu szklarskiego i przeznaczona do wytwarzania wyrobów szklanych. Ma ona strukturę bardzo nieuporządkowaną, jest ciekła albo plastyczna, a lepkość jej nie może być większa niż 10¹³ puazów (P).
Szkło to skrzepnięta, po przekroczeniu lepkości 10¹³ P, masa szklana. Substancja ta ma strukturę już częściowo uporządkowaną, choć nieregularną. W temperaturze normalnej jest krucha. Szkło ogrzane do odpowiedniej temperatury może odzyskać plastyczność i wtedy nazywamy je szkłem plastycznym, ale już nie masą szklaną. Aby szkło (stłuczka szklana) stało się znów masą szklaną, trzeba je ponownie stopić z zestawem.
Surowce szklane dzieli się na trzy zasadnicze grupy: podstawowe - stanowiące materiał do wytworzenia szkła podstawowego o określonym składzie chemicznym i wymaganych  właściwościach; pomocnicze - ułatwiające i przyspieszające topienie masy szklanej lub wywierające pożądany wpływ na warunki topienia; dodatkowe - mącące lub barwiące masę szklaną.
Dzięki wytrwałym pracom badawczym szkło stało się materiałem, bez którego nie może się  obejść żadna dziedzina działalności ludzkiej. Spotykamy je wszędzie: w życiu codziennym w postaci opakowań, w laboratoriach, budownictwie, komunikacji, lecznictwie i w wielu innych dziedzinach. Nie ma dziś drugiego tak uniwersalnego materiału jak szkło.

Szkło jako surowiec do przetwarzania

Zużyte szkło opakowania jest idealnym surowcem wtórnym o nieograniczonej możliwości przetwarzania. Nie ma takiego opakowania, które w tak szeroki sposób, z punktu widzenia ekonomicznego i ekologicznego, może cyrkulować w gospodarce, jak opakowania szklane.
Może być przetwarzane na takie samo opakowanie, jakie było pierwotnie, bez redukcji wartości tworzywa. Spośród typowych opakowań, ocenianych pod kątem podatności na rozkład pod wpływem oddziaływania różnych czynników utylizowanych, jedynie szkło jest odporne na wszystkie podstawowe oddziaływania, a więc na biodegradację, fotodegradację, rozpuszczanie w wodzie i utlenianie.
Najsłuszniejszym kierunkiem wykorzystywania stłuczki szklanej jest niewątpliwie skierowanie jej do powtórnego wytopienia w procesie produkcji wyrobów szklanych. W wyniku takiego działania można zmniejszyć wydobycie surowców do produkcji szkła, obniżyć zużycie energii cieplnej i elektrycznej, zmniejszyć powierzchnię konieczną do deponowania odpadów komunalnych i wydłużyć czas eksploatacji składowiska, zmniejszając koszt jego utrzymania i zabezpieczenia.
Recykling szkła jest jednak przedsięwzięciem złożonym, wymagającym zaangażowania sił społecznych, utworzenia wyspecjalizowanych przedsiębiorstw gromadzących i uzdatniających opakowania, oraz rozwiązania szeregu problemów technicznych w hutach szkła. Wymaga również zainwestowania znacznych środków finansowych. Najbardziej racjonalnym sposobem jest wykorzystanie stłuczki jako składnika zestawu szklarskiego w procesie wytwarzania szkła, a szczególnie w produkcji opakowań szklanych, zarówno jednorazowego użytku lub zużytych i uszkodzonych zwrotnych, które posegregowane na kolory można wykorzystywać na skalę przemysłową w hutach szkła opakowaniowego i bez ograniczeń przerabiać je na nowe wyroby. Problem stłuczki szklanej trzeba rozpatrywać w aspekcie skutków ekologicznych i ekonomicznych, wykorzystując rachunek ciągniony, zwłaszcza w odniesieniu do zagrożeń środowiska związanych z procesem wytwórczym oraz skutków ekonomicznych związanych z wykorzystaniem zwiększonych ilości stłuczki szklanej w zestawach szklarskich. Szkło znajdujące się w strukturze odpadów gromadzonych i składowanych na wysypisku nie budzi obaw ekologicznych, ponieważ nie jest produktem toksycznym. Gospodarczo może być wykorzystane w postaci produktu lub stłuczki, bez takich niezbędnych reżimów logistycznych, jak np. makulatura czy tworzywa sztuczne.
Zastosowanie stłuczki szklanej jest bardzo szerokie. Można ją wykorzystać jako: jeden ze składników zestawu szklarskiego w procesie topnienia szkła, surowiec do produkcji włókien izolacyjnych, surowiec do produkcji gipsów do tynków, dodatek do mas ceramicznych, surowiec do produkcji kulek szklanych i szkła piankowego, wypełniacz do gumy, farb, papieru, tworzyw bitumicznych i innych [1].


Literatura:
[1] Jakowski S.: Zbiórka i recykling opakowań szklanych, opakowanie 1994, 5 (nr specjalny).
[2] Koźlak W.: Recykling zużytych wyrobów ze szkła, Aura, 2006, 12, 33.
[3] Opękowski S., Maksymowicz B.: Materiały Seminarium "Recykling w aspekcie ekonomicznym i ekologicznym", PKE, 1996.
[4] Opękowski S., Maksymowicz B.: Problemy i bariery recyklingu w Polsce ze szczególnym uwzględnieniem selektywnej zbiórki odpadów w gminach, PKE, 1996.
[5] Tyszko P.: Doświadczenie i rozwój programu recyklingu, KIO, Warszawa 1996.