Polyvinylchlorid, neboli také PVC, je v současné době třetím nejvíce používaným plastem. Podle údajů z roku 2002 bylo celosvětově vyprodukováno přibližně 27 milionů tun tohoto polymeru [1]. Protože PVC nachází své uplatnění při výrobě celé řady spotřebních produktů – hračkami počínaje a stavebním materiálem konče – můžeme se s ním setkat prakticky na každém kroku. Úspěch PVC na světovém trhu je vedle některých vhodných technologických vlastností zajištěn zejména jeho relativně nízkou cenou a šikovnou marketingovou strategií jeho výrobců. PVC má bohužel ale také svou stinnou stránku o které se ví již méně. Výroba, používání i konečná likvidace tohoto polymeru je totiž spojena s celou řadou rizik, která mají značné dopady na životní prostředí a ačkoliv to nemusí být vždy na první pohled zřejmé, tak i na lidské zdraví. Účelem této zprávy je upozornit na četná negativa, která musejí být při používání PVC uvážena, a současně také zmínit možné alternativy, jak tento plast nahradit ekologicky šetrnějšími variantami, aniž by došlo k závažnému navýšení nákladů. Zvláštní pozornost zde bude přitom věnována problematice používání PVC obalů na potraviny, protože z nich mohou unikat látky, které jsou potencionálně nebezpečné pro lidské zdraví, což je z hlediska spotřebitele velmi ožehavé téma.
Životním cyklem míníme jednotlivé fáze, kterými materiál prochází, a to od své výroby až po konečné odstranění. V případě PVC se po celou dobu jeho životního cyklu (viz obr. 1) setkáváme s mnoha ekologickými a zdravotními problémy. Hlavní příčinou je zde především velké množství chlóru, které je v něm obsaženo [2]. Chlór dokáže velmi dobře reagovat s atomy uhlíku, které jsou hlavním stavebním kamenem všech živých organismů a podílí se např. na tvorbě molekul DNA, cukrů, proteinů nebo hormonů. Prostřednictvím těchto reakcí může chlór pozměňovat původní molekuly a ovlivňovat jejich funkci. Kromě toho se jedná o velmi dráždivý plyn, který leptá sliznice a poškozuje dýchací cesty [3].
Obr. 1:Životní cyklus PVC.
Další problém, který se týká chlóru, spočívá v tom, že velká část jeho evropské produkce je založena na amalgánové elektrolýze. Tato metoda je přitom považována za nejhorší technologický postup při výrobě chlóru a alkalických hydroxidů, protože v důsledku provozování amalgámové technologie dochází k emisím velmi toxických látek jako rtuti a dioxinů do životního prostředí. Rtuť je například známá tím, že poškozuje nervovou soustavu, trávicí trakt. Dioxiny patří mezi jedny z nejnebezpečnějších látek vůbec, například způsobují poruchy imunitního, hormonálního a reprodukčního systému a některé jsou karcinogenní. Navíc velmi dlouho setrvávají v životním prostředí a mají tendenci se akumulovat.
Rovněž meziprodukty samotné výroby PVC – ethylendichlorid (EDC) a vinylchlorid monomer (VCM) - jsou velice nebezpečné a toxické chemikálie. Tyto dvě látky mohou zapříčinit vznik rakoviny, způsobují poškození jater, plic, kardiovaskulárního, nervového, imunitního a reprodukčního systému [4,5].
Chlór a výše zmíněné suroviny (EDC a VCM) způsobují, že při výrobě PVC vzniká velké množství chlororganických sloučenin jakožto vedlejších produktů. Ke vzniku těchto látek dochází také při spalování odpadu s obsahem PVC. Mezi chlororganické sloučeniny patří mimo jiné nechvalně známé dioxiny a furany, polychlorované bifenyly (PCB), hexachlorbenzen, hexachloretan a hexachlorbutadien [6]. Přítomnost chlóru v těchto látkách způsobuje, že jsou velmi toxické, téměř se neodbourávají z prostředí a snadno se akumulují v potravním řetězci. S obdobnými riziky se u žádného jiného běžně užívaného plastu nesetkáme, neboť PVC je jediným plastem, který je na bázi chlóru.
Polyvinylchlorid je ve svém surovém stavu velmi křehká a nepružná hmota a aby bylo dosaženo požadovaných mechanických vlastností, které se odvíjejí od způsobu jeho použití, musí se do něj přidávat mnoho přísad, které rovněž často bývají problematické z ekologického i zdravotního hlediska. Tyto přísady přitom mnohdy tvoří 40-70% finálního produktu a protože nejsou v PVC pevně chemicky vázány, mohou se z PVC uvolňovat po celou dobu jeho existence [7]. Mezi nejdůležitější aditiva patří především stabilizátory a plastifikátory [8].
Ačkoliv čisté PVC je mechanicky pevný materiál, dobře odolný počasí, vodě a chemikáliím, je relativně nestálý vůči teplu a světlu. Teplo a ultrafialové záření vede ke ztrátě chlóru ve formě chlorovodíku.Tomuto je možné zabránit pomocí přídavku stabilizátoru, které se liší dle účelu použití PVC. Stabilizátory se často skládají ze solí a kovů jako je olovo, barium, vápník, kadmium nebo organické látky. Na příklad o olovu je dobře známo, že nepříznivě ovlivňuje vývoj nervové soustavy [9] a kadmium mimo jiné zvyšuje riziko výskytu rakoviny a způsobuje poškození ledvin [10]. Organické stabilizátory (např. tributyltin, tetrabutyltin, monooctyltin, dioctyltin) začaly být používány, aby nahradily stabilizátory na bázi těžkých kovů. Nicméně i v tomto případě přetrvávají obavy týkající se jejich nepříznivého vlivu na lidské zdraví. U některých z nich byl pozorován vliv na centrální nervovou soustavu, kůži, játra, imunitní a reprodukční systém [11,12].
Pro zvýšení pružnosti PVC se přidávají složky s nízkou molekulární vahou, které se smíchají se základní polymerovou hmotou. Přidání tak zvaných plastifikátorů (změkčovadel) v různých množstvích vytváří materiály s důležitými mnohostrannými vlastnostmi, které umožňují použití PVC v širokém rozsahu. Hlavní typy používaných změkčovadel jsou estery organických kyselin, hlavně ftaláty a adipáty [13].
Ftaláty představují skupinu asi 40 látek, přičemž nejčastěji se používá DEHP (di-2-ethyl-hexylftalát). Některé ftaláty působí nepříznivě na vývoj mužských reprodukčních orgánů a jsou toxické pro testikulární buňky, které zajišťují normální produkci hormonů a spermií [14]. Nezanedbatelné jsou také jejich účinky na játra, ledviny, plíce a na srážlivost krve. Negativní účinky adipátů na lidské zdraví a životní prostředí se v současné době důsledně zkoumají. Např. americká „Agency for Toxic Substancec and Disease Registry“ (Agentura pro registraci toxických látek a nemocí) zařadila di(2-ethylhexyl)adipát, neboli DEHA na „Priority List of Hazardous Substances“. DEHA se používá jako změkčovadlo pro PVC, ze kterého se vyrábí některé obalové materiály používané i na potraviny. Takto měkčený druh PVC se používá na obalové materiály pro potraviny i v České republice. Více o problematice DEHA v potravinových obalech je uvedeno v části "Rizika používání PVC v obalech na potraviny".
Na konci životního cyklu PVC, když se tento plast stane odpadem, nastává další problém, a to jak jej bezpečně zlikvidovat. Vzhledem k obsahu některých látek (těžkých kovů, ftalátů atd.) by mělo být řazeno mezi nebezpečný odpad. Tak tomu ale v praxi není a PVC končí jako odpad komunální nebo v nádobách na plasty. Komunální odpad je v České republice nejčastěji skládkován a spalován. Ani jedno z těchto řešení není bezpečné.
Při skládkování se z PVC uvolňují nebezpečné ftaláty a těžké kovy. Spalování je vůbec nejhorším způsobem likvidace PVC protože se uvolňují nebezpečné látky jako chlorovodík a dioxiny. Během hoření se rovněž uvolňují těžké kovy.
Bylo zjištěno, že spálením 1 kg PVC v EU vzniká průměrně 0,8 - 1,4 kg nebezpečných odpadů jako důsledek neutralizace kyseliny chlorovodíkové, která vzniká z chlorovodíku, zásaditými činidly. PVC se pro svoje vlastnosti nehodí ani do směsného plastu určeného k recyklaci, protože negativně ovlivňuje jeho vlastnosti. Příčinou nevhodnosti PVC k recyklaci je, že každý výrobce přidává do PVC odlišná aditiva, aby docílil požadovaných vlastností.
Rizika používání PVC v obalech na potraviny
Ačkoliv je množství PVC určeného pro balení potravin v porovnání s celkovou produkcí tohoto polymeru relativně malé, z hlediska možných vlivů na lidské zdraví se jedná o velmi citlivou oblast. Je to dáno tím, že PVC obsahuje mnoho přísad, které v něm nejsou pevně chemicky vázány, a proto se mohou z obalového materiálu uvolňovat, což může při styku s potravinami představovat vážný problém. Z tohoto hlediska jsou nejdiskutovanější zejména pružné PVC obaly, které obsahují velké množství změkčovadel. Asi nejvíce používaným změkčovadlem pro výrobu potravinových PVC obalů je v současné době adipát DEHA. Zvýšená obezřetnost by měla být přijata zejména v případě balení potravin s vyšším obsahem tuku, do kterých DEHA velmi dobře přechází, přičemž množství uvolněného změkčovadla do velké míry závisí na době, po kterou byly potraviny s obalem ve styku a také na teplotě. Čím vyšší teplota, tím lépe se DEHA z obalu uvolňuje.
Vliv DEHA na lidské zdraví není jednoduché posoudit, existují však některé studie, které testovaly vliv DEHA na laboratorních zvířatech. Například výzkum provedený ICI Chemical Corporation v roce 1998 odhalil spojitost tohoto změkčovadla s výskytem vývojových abnormalit u hlodavců [15]. Jiná studie provedená v rámci Národního toxikologického programu v USA zjistila, že vysoké dávky DEHA zapříčinily vznik rakoviny u jednoho ze dvou druhů hlodavců [16].
V minulých letech byla na různých místech světa prováděna měření, která se zabývala migrací změkčovadel z obalů do potravin a v některých případech byl zaznamenán značně vysoký obsah těchto látek. Například v Británii byl v roce 1987 zjištěn maximální denní příjem DEHA přibližně 16 mg [17], což je pro porovnání hodnota vyšší, než je denní příjem vitaminu C u některých lidí.
Když bylo používání tohoto změkčovadla ve Velké Británii omezeno, jeho maximální denní příjem se znatelně snížil. Nicméně byl pro změnu pozorován zvýšený příjem změkčovadla ATBC, jež bylo použito pro náhradu DEHA [17]. Je tedy zřejmé, že přidávání jiného změkčovadla, často s nedostatečně prozkoumanými účinky na lidské zdraví, problém neřeší. Pouze použití zcela jiného plastu, který nevyžaduje přidávání změkčovadel, může odstranit rizika spočívající v uvolňování těchto látek do potravin.
Silnou diskusi na téma používání DEHA v potravinových obalech také rozpoutala zpráva Unie spotřebitelů [18], která si nechala otestovat několik druhů potravin balených v PVC na přítomnost tohoto změkčovadla. Z měření vyplynulo, že např. u vzorku sýra překročila koncentrace DEHA až 8x provizorní migrační limit stanovený Evropskou komisí [19].
V České republice se problematikou PVC zabývá například sdružení Arnika, které si nechalo zanalyzovat několik náhodně vybraných PVC obalů na výskyt 4-nonylfenolu – látky, která je známa svým vlivem na funkci endokrinního systému. Výsledek byl takový, že ve 4 případech z 10 byla tato látka zjištěna a to i přesto, že podle platné legislativy by se v materiálech, které se dostávají do styku s potravinami neměla vůbec vyskytovat. Nejvyšší naměřené množství v jednom z obalů přitom přesáhlo hodnotu 1600 mg/kg [20].
Analýza ekologických a ekonomických aspektů náhrady PVC šetrnějšími alternativami
Náhrada PVC bezpečnějšími alternativami, s výrazně menšími dopady na životní prostředí, je v současné době zcela reálná a to i bez nebezpečí zásadního vzrůstu nákladů. Hlavní výhodou alternativních materiálů ve srovnání s PVC je mnohem nižší riziko výskytu nebezpečných látek v průběhu jejich výroby i finální likvidace. Ve většině případů u nich nehrozí vznik chlorovaných meziproduktů, jakými jsou např. dioxiny, a také nedochází k uvolňování dalších problematických látek, protože prakticky neobsahují aditiva typu ftalátů, olova nebo kadmia, která jsou běžně přítomna v PVC.
Také mezi plasty, které se dnes používají, existují značné rozdíly v míře, jakou zatěžují životní prostředí. V rámci studie, kterou provedl americký Tellus institut, byly porovnávány různé druhy obalových materiálů, přičemž bylo zjištěno, že PVC je plast s vůbec s nejhorším dopadem na životní prostředí [21].
Jiná analýza provedená Národní agenturou ochrany životního prostředí v Dánsku, v níž byly porovnávány nejčastěji používané plasty, tj. zejména polyethylen, polypropylen, polystyren, PET a další, poukazuje na jednoznačné výhody těchto materiálů v porovnání s PVC s to zejména v otázce spotřeby energie a zdrojů, nebezpečí vzniku havárií a také pracovních a ekologických rizik[22].
Zajímavé srovnání ekologických bilancí různých obalových materiálů nabízí také holandská studie z roku 1991 [23]. Používané materiály byly hodnoceny na základě několika kritérií, jako je spotřeba energie, obnovitelnost surovinových zdrojů, znečištění ovzduší vody a půdy, recyklovatelnost, produkce pevných odpadů, nepříznivé vlivy na ekosystémy a charakter krajiny a bezpečnost a toxicita. Podrobné porovnání jednotlivých materiálů je uvedeno v tabulce č. 1. Na základě výsledků analýzy ekologické bilance byly jednotlivé běžně používané obalové materiály rozděleny do tří skupin a to na ekologicky šetrné (papír, lepenka, sklo a z plastů PE, PP a PET), následovala střední skupina byl z plastů zahrnut PS a PC, a jako materiály se závažným ekologickým dopadem byly hodnoceny hliník a z plastů PVC. V případě PVC bylo zejména přihlíženo k problémům s toxicitou, bezpečností práce a problémy s uvolňováním chlorovodíku při spalování.
Tab. 1: Souhrnné vyhodnocení obalových materiálů podle jejich vlivu na životní prostředí. Pozn.: * PE - polyetylén, PVC - polyvinylchlorid, PP - polypropylén, PS - polystyrén, PET - polyetyléntereftalát, PC – polykarbonát Hodnocení: --- velmi závažný negativní ekologický vliv; -- závažný negativní ekologický vliv; - významný negativní ekologický vliv; 0 zanedbatelný ekologický vliv; + významný příznivý efekt; ++ velmi příznivý efekt
Vedle studií, které se zabývají porovnáváním ekologických dopadů různých materiálů, byly vytvořeny také některé propočty, které zkoumají možnosti náhrady PVC také z ekonomického hlediska. Univerzita v Tuftu publikovala zprávu, která vypočítává náklady, jenž by musely být vynaloženy k úplné náhradě PVC [24]. Ve studii se konstatuje, že náhrada PVC je dosažitelná a ekonomicky únosná, a dále poukazuje na to, že výhody PVC se v mnoha případech přeceňují a že PVC není ani výrazně levnější než mnohé alternativy, které navíc vykazují podobné, nebo i lepší užitné vlastnosti a současně jsou k dispozici prakticky ve všech případech, kde se dnes používá PVC. Přestože se stále setkáváme s tím, že cena alternativních materiálů je o něco málo vyšší, dá se očekávat, že jejich finanční náročnost bude klesat s tím, jak se jejich prodej bude rozšiřovat.
V jiných případech jsou ceny alternativ již srovnatelné s PVC, a to pokud uvážíme dobu použitelnosti alternativního materiálu. Ekologická rizika PVC, které nejsou do jeho ceny v současné době bohužel započteny, pak tento plast staví do výrazně nevýhodného postavení ve srovnání s ostatními materiály.
Pokud jde o obaly na potraviny, tak zde je náhrada PVC za jiné materiály bezesporu možná. Sdružení Arnika provádělo v průběhu několika posledních let monitoring zastoupení PVC obalů v některých českých supermarketech [25]. Z šetření vyplynulo, že obaly z PVC v současnosti používá jen omezená skupina dodavatelů, přičemž majoritu obalových materiálů tvoří plasty typu PE,PP, PET nebo PS. Nejčastěji používaným PVC obalem je smršťovací folie, která bývá používána zejména při balení masných výrobků. Tato fólie je nicméně dobře nahraditelná například fólií z PE, která je v současné době používána již mnoha výrobci. Méně měkčené PVC se také poměrně často používá při výrobě mističek a vaniček, v kterých bývají skladovány saláty, pomazánky apod. To, že většina dodavatelů nicméně již pro tyto účely běžně používá např. PS nebo PP, ukazuje na to, že i zde je výměna možná.
[1] Chemical Economics Handbook: Polyvinyl Chloride (PVC) Resins, CEH Marketing Research Report, SRI International, Menlo Park, CA, September, 2003
[2] Thornton (2000) J. Pandora’s Poison: Chlorine, Health, and a New Environmental Strategy. Cambridge, Massachusetts: MIT Press
[3] U.S. Environmental Protection Agency - USEPA (2003) Chlorine Fact Sheet. USEPA Technology Transfer Network Air Toxic Website. http://www.epa.gov/ttn/atw/hlthef/chlorine.html
[4] Kielhorn (2000) J., C. Melber, U. Wahnschaffe, A. Aitio, and I. Mangelsdorf. Vinyl Chloride: Still a Cause for Concern. Environmental Health Perspectives 108 (7): 579-588
[5] U.S. Environmental Protection Agency - USEPA (2003) Ethylene Dichloride Fact Sheet. USEPA Technology Transfer Network Air Toxic Website. http://www.epa.gov/ttn/atw01/hlthef/di-ethan.html
[6] Papp (1996) R. Organochlorine waste management. Pure and Applied Chemistry 68:1801-1808
[7] Thorton (2002) J. Environmental Impacts of Polyvinyl Chloride Building Materials – A Healthy Building Network Report. Healthy Building Network, Washington, DC, 2002 http://www.healthybuilding.net/pvc/Thornton_Enviro_Impacts_of_PVC.pdf
[8] Zelená kniha – Environmentální problémy s PVC. COM/2000)469,26/7/2000
[9] U.S. Environmental Protection Agency - USEPA (2004) Lead Compounds Fact Sheet. USEPA Technology Transfer Network Air Toxic Website. http://www.epa.gov/ttn/atw/hlthef/lead.html
[10] U.S. Environmental Protection Agency - USEPA (2003) Cadmium Compounds Fact Sheet. USEPA Technology Transfer Network Air Toxic Website. http://www.epa.gov/ttn/atw/hlthef/cadmium.html
[11] World Health Organization (WHO 1980) Environmental Health Criteria 15. Tin and Organotin Compounds: A Preliminary Review. International Programme on Chemical Safety, Geneva, Switzerland.
[12] Pless (2002) P. and J.P.Fox. Environmental Assessment of Shoreguard and Alternative Bulkhead Materials. Report presented to California Coastal Commission, November 18.
[13] PVC – Bad News Comes in 3s (2004) Center for Health, Environment and Justice, Environmental Health Strategy Center
[14] Rossi (2001) M. Neonatal Exposure to DEHP and Opportunities for Prevention. Health Care Without Harm, Falls Church, VA
[15] DEHA: A Toxic Chemical in Plastic Cling Wrap http://environet.policy.net/health/products/plasticwrap/deha.vtml
[16] National Toxicology Program (NTP), 1996. NTP Technical Report No. 212: Di(2-ethylhexyl)adipate. Produced from Chemtrack Database 07/23/96. http://ntp-server.niehs.gov/htdocs/level 12levels.html.)
[17] Toxics in Plastics – CAP Guide; Consumers‘ Association of Penang, 228 Jalan Macalister, 10400 Pulau Pinang
[18] Consumers Union (1998). Hormone mimics: They're in our food; should we worry? Consumer Reports June:52-55.
[19] Commission of the European Community (CEC), 1994. Synoptic Document N.7. Draft of provisional list of monomers and additives used in the manufacture of plastics and coatings intended to come into contact with foodstuffs. CS/PM/2356. Brussels: CEC, D-G III.
[20] Analýzy opět prokázaly kontaminaci PVC obalů na potraviny zakázanými škodlivými látkami – Tisková zpráva sdružení Arniky, 15.12.2005 http://www.arnika.org/analyzy-opet-prokazaly-kontaminaci-pvc-obalu-na-potraviny-zakazanymi-skodlivymi-latkami
[21] Tellus (1992) Institute. Council of State Governments/Tellus Packaging Study. Prepared for the Council of State Governments, US Environmental Protection Agency, and New Jersey Department of Environmental Protection and Energy, Boston MA
[22] Christiansen (1990) K., A. Grove, L.E. Hansen, L. Hoffmann, A.A. Jensen, K. Pommer, and A. Schmidt. Environmental Assessment of PVC and Selected Alternative Materials. Prepared for the Danish Nationat Agency of Environmental Protection, Danish Ministry of the Environment.
[23] Jansen (1991) R., Koster M., Strijtveen B., Environmentally-friendly packaging in the future; A scenario for 2001, Vereniging Milieudefensie, Amsterdam, Netherlands
[24] Ackerman (2003) F., Massey R., The Economics of Phasing Out PVC, Global Development and Environment Institute, Tufts University, Somerville, MA www.ase.tufts.edu/gdae/Pubs/rp/Economics_of_PVC.pdf
[25] Seznam potravin balených v PVC obalech 2005, sdružení Arnika, 24.2.2006-03-16 http://www.arnika.org/odborne-clanky/seznam-potravin-balenych-v-pvc-obalech-2005
