Wyroby z gumy - nieodłączna część codziennego życia

Rozmowa z dr. Karolem Nicińskim, naukowcem zajmującym się tematyką elastomerów.

Jesteś znany naszym czytelnikom jako autor doskonałych (to nie tylko moja opinia) artykułów popularnonaukowych traktujących o problemach branży przetwórstwa gumy i elastomerów. Powiedz jednak trochę więcej o sobie.

Trudna sprawa… Niezbyt lubię mówić o sobie, ale niech będzie. W skrócie mogę przedstawić się tak - jestem absolwentem Uniwersytetu Marii Curie Skłodowskiej w Lublinie rocznik ‘98; swoją przygodę z nauką i polimerami rozpocząłem w Instytucie Chemii Przemysłowej, tam obroniłem dysertację doktorską poświęconą stereospecyficznej polimeryzacji styrenu; potem swoje zainteresowania skierowałem ku elastomerom i w zasadzie jestem im wierny do dziś, chociażby jako popularyzator zagadnień związanych z tym obszarem chemii.

Artykuły popularnonaukowe dotyczące przetwórstwa elastomerów pojawiające się na łamach miesięcznika "Plast Echo" biorą się stąd, że w branży gumowej pracowałem 11 lat jako naukowiec, technolog, kierownik produkcji. Pisane przeze mnie teksty powstają w oparciu o zdobyte doświadczenie - nie są czysto teoretyczne. Zawsze byłem ukierunkowany na praktykę i dużą radość sprawiało mi rozwiązywanie problemów technologicznych i poszukiwanie odpowiedzi na pytania: jak to jest zrobione? Dlaczego akurat tak? Czy można coś poprawić?

Zdaję sobie sprawę, że często poruszam w swoich publikacjach sprawy najprostsze, ale wydaje mi się, że taka tematyka jest potrzebna. Jeśli jest inaczej, to prosiłbym o sygnał ze strony czytelników, jakimi kwestiami są zainteresowani. Przeglądając literaturę i zasoby internetowe poruszające zagadnienia z dziedziny polimerów można zauważyć, że większość artykułów dotyczy tworzyw termoplastycznych, zaś sprawy dotyczące mieszanek kauczukowych i właściwości fizykochemicznych wyrobów gumowych są mniej popularne i traktowane nieco po macoszemu.

Powiedz proszę, w czym się specjalizujesz; co jest twoim "konikiem"?

Czy skupiam się na jakimś jednym, wybranym zagadnieniu z dziedziny przetwórstwa elastomerów? Raczej nie… Na pewno wnikliwie przyglądam się kwestiom związanym z oddziaływaniem branży na środowisko.

Specjalizacja wiąże się ze specyfiką i profilem produkcji danego zakładu. Istnieje coś takiego jak "wiedza organizacji" - inne problemy napotka technolog zatrudniony w wytwórni mieszanek, inne technolog z branży oponiarskiej, a jeszcze inne nadzorujący produkcję profili wytłaczanych czy pasów klinowych. Zupełnie inną grupę zagadnień obejmie produkcja wyrobów lateksowych.

Bazując na swoim dotychczasowym doświadczeniu mogę śmiało powiedzieć, że wiem 'co nieco" o surowcach stosowanych w przemyśle gumowym, o metodach wytwarzania i przetwarzania mieszanek kauczukowych, o procedurach badań wykonywanych w specjalistycznym laboratorium badawczym, o problematyce odpadów gumowych… Słyszałem, że "wiele piękniej jest wiedzieć coś ze wszystkiego, niż wiedzieć wszystko o jednym".

Biorąc pod uwagę mnogość wyrobów gumowych i ich zastosowań, nie sposób jednak wiedzieć wszystkiego. Pomimo kilkunastu lat w branży jestem nadal głodny wiedzy. Jeśli czegoś nie wiem, coś mnie zaciekawi - szukam odpowiedzi na nurtujące mnie pytania. Podobno kto szuka, ten znajduje…

To jak ważny jest przemysł gumowy i elastomerowy?

Mogę odpowiedzieć tak, jak pisałem w jednym z artykułów na łamach "Plast Echo" - produkty wykonane z gumy są nieodłączną częścią naszego codziennego życia. Niewiele osób zdaje sobie sprawę z tego, jak bardzo jesteśmy od nich zależni.

Choć guma kojarzy nam się przede wszystkim z oponami, przemysłem motoryzacyjnym i transportem, to istnieją dziesiątki innych jej zastosowań. Mówiąc "transport" najpierw kojarzymy transport drogowy - osób, jak i towarów. Nieco później przypominamy sobie, że przecież jest jeszcze kolej, transport lotniczy i żegluga. Przemysł gumowy dostarcza branży transportowej nie tylko opony, ale również różnorakie przewody i złączki, uszczelnienia, pasy klinowe, simmeringi, elementy wibroizolacyjne, odbojniki, jak również maty antypoślizgowe czy dywaniki. Guma stosowana jest w inżynierii komunikacyjnej, chociażby do poziomego znakowania stref bezpieczeństwa w postaci pasów ostrzegawczych z wypustkami, liniowych i wyspowych progów zwalniających oraz podwyższonych przejść dla pieszych. Z niej są także wykonywane m.in. krawężniki, separatory ruchu i stopery parkingowe.

Gumę znajdziemy w różnych gałęziach przemysłu - przede wszystkim w postaci rolek, taśm transporterowych, węży do środków chemicznych i spożywczych, ale również innych elementów maszyn i urządzeń. Na potrzeby rolnictwa produkuje się gumowe maty legowiskowe dla zwierząt hodowlanych oraz systemy nawadniające… Rolnictwo i przemysł wydobywczy to także odbiorcy opon specjalnych o odmiennej konstrukcji i gabarytach, niż opony radialne użytkowane na co dzień w naszych samochodach.

Bez uszczelnień wykonanych z elastomerów nie byłoby dzisiejszych systemów wodociągowych, nie działałby sprzęt gospodarstwa domowego - pralki, zmywarki. Telewizor też trudno byłoby włączyć pilotem bez tych silikonowych guziczków (śmiech); zapewne także inne urządzenia RTV miałyby bez gumy ograniczoną funkcjonalność, więc poniekąd dotykamy jej powiązań z elektroniką. Dzięki właściwościom izolującym, guma znajduje istotne zastosowanie w energetyce. Kable w osłonach gumowych znajdziemy nie tylko w zakładach energetycznych, ale również w kopalniach, zakładach przemysłowych, czy elektrowniach wiatrowych. Elastomerowe profile wykorzystywane są w budownictwie do uszczelniania: okien drewnianych, aluminiowych i PVC, rynien, systemów wentylacyjnych, systemów fasadowych, bram garażowych. Z gumy produkuje się także izolacyjne pokrycia dachowe.

Guma to też medycyna i farmacja - korki do zamykania antybiotyków, płynów infuzyjnych, krwi i preparatów krwiopochodnych, elementy tłoczków do strzykawek jednorazowego użytku, iniektorów insulinowych (o urządzeniach medycznych już nie wspominam)… To rękawiczki lateksowe, prezerwatywy… Bez elastomerów inaczej wyglądałby współczesny sport i wypoczynek. Bieganie boso? Wędrówki po górach bez wodoodpornych butów na podeszwie typu Vibram? Surfing czy nurkowanie bez neoprenowego kombinezonu?

Gumę możemy nawet zobaczyć, pchając sklepowy wózek - wszak tym materiałem są pokryte jego kółka (choć to akurat guma marnej jakości). Możemy ją sobie nawet pożuć! Czy wiedziałeś, że bazę gumy do żucia stanowi najczęściej kauczuk butylowy? Oczywiście innego gatunku, niż ten wykorzystywany do produkcji dętek. Tak więc, parafrazując znane powiedzenie: guma może nas nie karmi, ale leczy i ubiera. A już z pewnością czyni nasze życie łatwiejszym.

Z racji swojej pracy naukowej jesteś świadkiem rozwoju polskiego sektora przetwórczego. Jakie zmiany nastąpiły w tej branży w okresie ostatnich 20 lat?

Kiedy kilkanaście lat temu rozpoczynałem swoją przygodę z branżą gumową, wielkie wrażenie zrobiła na mnie pewna walcownia, w której wykonywano sadzowe mieszanki kauczukowe. Poczułem się tak, jakbym odwiedził przedsionek piekła. Sadza była dosłownie wszędzie, a ja opuściłem pomieszczenie nieco "śniady", choć w trakcie mojej wizyty nic nie produkowano. Na szczęście przemogłem się i zostałem w tej branży na kilkanaście lat.

Teraz wielu producentów wyrobów gumowych korzysta z usług wyspecjalizowanych wytwórni mieszanek, co pozwala zachować czystość na terenie zakładu produkcyjnego. Zapewne jednak znajdą się i takie zakłady, gdzie istnieją pomieszczenia podobne do tego, które opisałem. Wszystko zależy od przemyślanych inwestycji oraz struktury i kultury organizacji… Park maszynowy również będzie miał inną wartość w małym przedsiębiorstwie, a inną w dużej firmie związanej z branżą motoryzacyjną.

Na pewno w okresie, o który pytasz, w branży gumowej zaszły istotne zmiany w recepturowaniu mieszanek kauczukowych wymuszone zmianami prawnymi, chociażby rozporządzeniem REACH. Branża poradziła sobie m.in. z ograniczeniem stosowania tlenku cynku i zakazem używania olejów wysokoaromatycznych oraz eliminuje substancje szkodliwe dla zdrowia pracowników (np. tiomocznik etylenu - ETU). Myślę, że nadal można się spodziewać dużej aktywności branży w tym obszarze, ponieważ wspomniane przepisy od czasu zatwierdzenia w 2006 r. ewoluowały i nie skupiają się już tylko na rejestracji i ocenie szkodliwości substancji, ale również na definiowaniu ograniczeń i wymagań związanych z ich obecnością w wyrobach. Jeśli dodamy do tego strategię dotyczącą substancji chemicznych na rzecz zrównoważonego rozwoju, to sektor wyrobów gumowych będzie musiał zaadaptować się do nowych wymogów regulacyjnych w niezwykle szybkim tempie.

A jakimi problemami związanymi z przetwórstwem gumy zajmuje się aktualnie nauka?

Uważam, że obszar badań związanych z gumą jest równie szeroki, co obszar jej zastosowań. Nie zdołam wymienić ich wszystkich. Wystarczy powiedzieć, że w minionym roku powstało ponad 19 tys. artykułów naukowych zawierających słowo rubber.

Można wspomnieć o badaniach związanych z kompatybilnością składników mieszanek kauczukowych, kompozytami elastomerowymi zawierającymi biomateriały czy też właściwościami użytkowymi wyrobów gumowych. Istotne wydają się również prace dotyczące wpływu wyrobów gumowych na środowisko i organizmy żywe oraz sposobów wykorzystania odpadów gumowych, nie tylko do celów energetycznych.

Jedną z podstaw gospodarki o obiegu zamkniętym jest właśnie recykling, czyli powtórne wykorzystanie odpadów. Oczywiście w przestrzeni medialnej prym wiedzie kwestia recyklingu tworzyw sztucznych i w tym kontekście najczęściej mówi się o opakowaniach. Jednak recykling wyrobów gumowych jest, zdaje się, równie ważnym problemem. Jak wygląda on obecnie?

Gospodarka o obiegu zamkniętym to model produkcji i konsumpcji, który w dużej mierze polega na recyklingu oraz ponownym użyciu istniejących materiałów i produktów tak długo, jak to możliwe. W ten sposób wydłuża się cykl życia produktów. W praktyce oznacza to ograniczenie odpadów do minimum. Kiedy cykl życia produktu dobiega końca, surowce i odpady, które z niego pochodzą, powinny zostać w gospodarce. Realizacja tych założeń jest dla przemysłu gumowego prawdziwym wyzwaniem, m.in. ze względu na nieodwracalność procesu wulkanizacji, mnogość składników chemicznych występujących w mieszankach kauczukowych oraz stopień skomplikowania produktów, które nierzadko zawierają wzmocnienie metalowe lub tekstylne.

Gros odpadów gumowych stanowią opony, dlatego producenci starają się tak projektować swoje wyroby, aby zapewnić zarówno ich optymalne osiągi, jak i długowieczność. Konstrukcja opon ułatwia ich naprawę i regenerację, np. opony ciężarowe można bieżnikować do trzech razy. Po wycofaniu z eksploatacji opony są zbierane, a ich przetwarzanie (poprzez recykling materiałów i odzyskiwanie energii) jest organizowane w krajach UE za pośrednictwem spółek zarządzających zużytym ogumieniem. W 2019 r. w Europie zebrano i przetworzono 95% zużytych opon - to ponad 3 mln ton, z czego 1/3 poddano odzyskowi energetycznemu, a 2/3 poddano bieżnikowaniu, wykorzystano w budownictwie np. jako domieszki do cementu, asfaltu, nawierzchni sportowych czy też składniki wyrobów gumowych ogólnego przeznaczenia.

Liczba zużytych opon rośnie jednak z roku na rok i stanowi problem w skali świata. Koniecznym wydaje się zintensyfikowanie prac nad rozwijaniem już istniejących technologii recyklingu gumy oraz poszukiwaniem nowych rozwiązań. Wspominałem o tym w jednym z artykułów opublikowanych na łamach "Plast Echo".

Jaka przyszłość rysuje się przed branżą przetwórstwa gumy?

Wyroby z gumy w klasycznym rozumieniu, a szerzej powiedziawszy elastomery (jeśli uwzględnimy wyroby wykonane z elastomerów termoplastycznych), stanowią nieodłączną część naszego życia. Tak bardzo wrosły w naszą codzienność, że często ich nie dostrzegamy i nie zdajemy sobie sprawy, jak bardzo nam pomagają. Biorąc pod uwagę zmiany klimatu, czy energochłonność produkcji wyrobów gumowych, w najbliższym czasie branżę czeka szereg wyzwań. Zmiany klimatu to nie tylko kwestia emisji zanieczyszczeń do środowiska, ale też kwestia zmian środowiskowych powodowanych przez wielkoobszarowe plantacje drzew kauczukowych. W niedalekiej przyszłości zmierzymy się więc z problemami dostępności jednego z podstawowych surowców - kauczuku naturalnego.

Branża na pewno skupiać się będzie na opracowywaniu nowych materiałów i ulepszaniu istniejących, aby zapewnić zdrowie i bezpieczeństwo zarówno pracowników, jak i użytkowników. Należy również spodziewać się inwestycji w Przemysł 4.0: w tym w automatyzację, druk 3D, robotyzację, procesy symulacji, co może pomóc w optymalizacji zużycia energii. Istotną kwestią będzie też wykorzystanie surowców wtórnych, pod warunkiem skorelowania przepisów REACH z tymi dotyczącymi produktów i odpadów.