Polystyren je jedním z nejpoužívanějších polymerních materiálů v mnoha odvětvích, od stavebnictví po potravinářství. Přestože je cenově dostupný a snadno zpracovatelný, s jeho používáním jsou spojena významná zdravotní a environmentální rizika, zejména kvůli uvolňování toxických látek a jeho chování při požáru.
Styren: základní surovina a potenciální hrozba
Styren je jedním z nejpoužívanějších monomerů v chemickém průmyslu, sloužícím jako klíčová surovina pro výrobu polystyrenu, akrylonitril-butadien-styrenového (ABS) kaučuku a dalších polymerních materiálů. Během destilace styrenu nebo při recyklaci a zpracování odpadů obsahujících styren vznikají jako vedlejší produkt styrenové smoly. Složení a kvalita těchto smol se výrazně liší v závislosti na stupni oddestilování styrenu a přítomnosti stabilizátorů či ředidel.
Styren je vysoce hořlavá kapalina s nízkým bodem vzplanutí (32 °C) a výraznou tendencí k spontánní polymeraci - exotermické reakci, která může probíhat nekontrolovaně a vést k nebezpečným situacím. Pokud teplota styrenu překročí 32 °C, polymerizace se může stát nekontrolovatelnou, což výrazně zvyšuje riziko exploze, a to i v případě, že je stabilizován.
Zvýšená teplota představuje problém i během přepravy, jak dokládají případy explozí tankerů převážejících styren. Jedním z takových incidentů byla exploze na palubě chemického tankeru Stolt Groenland, ke které došlo 28. září 2019 v přístavu Ulsan v Jižní Koreji. Příčinou byla nekontrolovaná polymerace styrenu, vedoucí k prudkému nárůstu teploty a tlaku v nádrži, což způsobilo její prasknutí a následný požár.
Environmentální a zdravotní dopady styrenu
Styren přítomný na nezabezpečené skládce může představovat významné environmentální riziko. Jako těkavá organická látka (VOC) se může postupně uvolňovat do ovzduší, přispívat k tvorbě fotochemického smogu a reagovat s oxidy dusíku za vzniku sekundárních polutantů, například ozonu. Pokud skládka není dostatečně izolovaná, styren může kontaminovat vodní zdroje v okolí. I když má nízkou rozpustnost ve vodě, ve vyšších koncentracích může být toxický pro vodní organismy a narušit rovnováhu ekosystémů. Degradace styrenu a jeho polymerních derivátů může vést k perzistentním a toxickým produktům. Styrenové smoly mohou obsahovat látky negativně ovlivňující kvalitu půdy a vody.
Čtěte také: ekologické izolační materiály pro váš dům
Styren má negativní vliv na nervový systém, přičemž vyšší expozice může způsobit bolesti hlavy, poruchy vidění či křeče. Hlavním akutním rizikem pracovní expozice styrenu je deprese a podráždění očí, kůže a horních cest dýchacích v centrálním nervovém systému (CNS). Styren ve studiích nevykazuje interakce s DNA. Polystyrenové pryskyřice jsou středně toxické pro člověka a jsou snadno absorbovány skrze kůži, respirační a gastrointestinální systémy.
Příkladem ekologického rizika je havárie v podniku DFI Europe v roce 2014, kdy došlo k úniku odpadních kapalin z výroby do dešťové kanalizace a následnému vyplavení na povrch. Voda v dešťové kanalizaci a zemina byly kontaminovány organickými látkami, přičemž kromě styrenu byly nalezeny i další organické látky, které vznikají při úpravě polystyrenu - např. benzaldehyd, xylen, ethylbenzen.
Polystyren v potravinářských obalech
Polystyren patří spolu s PVC k nejkontroverznějším materiálům přicházejícím do styku s potravinami. Stejně jako PVC v minulosti nechvalně proslulo díky uvolňování toxických změkčovadel, panují obdobné obavy z uvolňování styrenu z polystyrenových vaniček chladírenských výrobků a jednorázových fastfoodových obalů. K vyššímu uvolňování styrenu z potravinových obalů může dojít při teplotě nad 60°C a pokud potravina obsahuje alkohol nebo tuky. I když dle světové komise pro toxicitu chemikálií v potravinách (COT) nepředstavují koncentrace migrujících látek z polystyrenu v potravinách toxikologické nebezpečí pro člověka, je důležité si uvědomit, že legislativní omezení stále chybí. Na spotřebiteli tedy zůstává rozhodnutí, zda si horkou kávu nebo oběd s sebou nechá zabalit právě do polystyrenu nebo zvolí jistější alternativu.
Mechanické poškození obalů nepředstavuje hlavní problém, ale vyšší migrace styrenu do potravin nastává při vyšší teplotě (60°C - při této teplotě migruje styren i do čisté vody) a pokud potravina obsahuje alkohol nebo tuky. Některé zdroje uvádějí, že dalšími možnými látkami, které se uvolňují z polystyrenových obalů rychlého občerstvení, jsou dioxiny.
Požární bezpečnost a toxicita zplodin hoření
Významnou prioritou při výstavbě či rekonstrukci všech budov by měla být požární bezpečnost. Ideální stavební materiály by měly být nehořlavé a při vystavení ohni by neměly uvolňovat toxické zplodiny hoření. Podle statistik hasičského sboru totiž největším zabijákem není oheň, ale kouř, který obsahuje jedovaté zplodiny.
Čtěte také: Využití lehčeného betonu s polystyrenem
„Většina úmrtí při požárech je způsobena kouřem, a to i když se nejedná o rozsáhlý požár. Kouř se šíří rychle a potichu a již několik nadechnutí kouře může být smrtelné. Zplodiny hoření a nedostatek kyslíku mohou prohlubovat spánek, takže hrozí nebezpečí otravy během spánku,“ varuje odborník na požární bezpečnost Zbyněk Valdmann.
Měření toxicity zplodin hoření
Hořlavost se zjišťuje, ale mnohem nebezpečnější toxicitu zplodin nikdo nezná. Při výběru stavebních materiálů by tedy měl investor volit takové, které jsou nehořlavé a neprodukují při působení ohně žádné či jen minimální zplodiny. Zatímco informaci o nehořlavosti musí obsahovat každý stavební materiál, informaci o toxicitě zplodin hoření kupující nikde nenajde.
Důvodem je, že v oblasti měření a vyhodnocení toxicity hoření doposud chybí systémový přístup. Zatím neexistují mezinárodní normy či standardy, které by toxicitu sledovaly a díky nimž by materiály bylo možné mezi sebou porovnávat. Současné stavební předpisy specifikují pouze požadavky na požární odolnost a reakci na oheň. Přitom stavební materiály při hoření produkují kromě běžných toxických plynů CO, NOx, SO2, HCN, HCl, HBr, HI rovněž mnohé další, jako třeba PCBs, PCDDs, PCDFs, PAHs, které navyšují toxicitu zplodin hoření.
České vysoké učení technické (ČVUT) v Praze a Univerzitní centrum energeticky efektivních budov (UCEEB) vypracovali studii „Toxicita zplodin hoření látek, materiálů a výrobků ve stavebnictví“. Studie ČVUT využila ve svém zkoumání některé závěry ze studie Lancashirské univerzity, která se zaměřuje na toxický účinek kouřových plynů na člověka, které produkují nejčastěji používané tepelněizolační materiály.
Protože zplodiny hoření jsou koktejlem různých toxických látek, vyjadřuje se jejich celková toxicita pomocí tzv. frakčních účinných dávek FED (Fraction Effective Dose). „FED s hodnotou 1,0 znamená, že součet koncentrací jednotlivých druhů bude smrtící pro 50 % krysí populace v průběhu 30 minut expozice, přičemž obdobná dávka je přibližně stejně smrtelná i pro člověka,“ vysvětluje Ing. Otto Dvořák, Ph.D. z ČVUT.
Čtěte také: Vlastnosti cementového lepidla na polystyren
Z experimentů vyplynulo, že z hlediska toxicity jsou extrémně nebezpečné PIR a PUR pěny (polyisokyanurátové a polyuretanové tepelné izolace). Ty dosáhly hodnoty FED až ve výši 0,7, přičemž nejvyšší možnou hodnotou je 1,0. „Potenciálně smrtící je jejich kouř jak v prostoru s větráním nedostatečným, kde dochází k nedokonalému spalování, tak v prostředí dostatečně větraném. Je to opravdu smrtící koktejl různých toxických látek. Pouze 8 g polyisokyanurátu nebo 11 g polyuretanové pěny spalovaných v nedostatečně větraném prostoru vytvoří 1 m3 toxického plynu. Jeden kilogram takového materiálu může vytvořit smrtelnou koncentraci v prostoru o objemu 100 m3, což odpovídá například většímu obývacímu pokoji,“ shrnuje Ing. Otto Dvořák, Ph.D.
Jako velmi toxické se na druhém místě umístily zplodiny z fenolické pěny. Na třetím místě následuje v praxi často používaný expandovaný polystyren (EPS a XPS) s hodnotou FED = 0,2. Nejméně toxických zplodin produkuje minerální izolace. Ta i při nejhorších podmínkách měla minimální FED = 0,05.
Srovnání toxicity izolačních materiálů
| Materiál | Třída reakce na oheň | FED (Fraction Effective Dose) | Poznámka k toxicitě |
|---|---|---|---|
| Minerální izolace (skelná/kamenná vlna) | A1/A2 | 0,05 | Nejméně toxické zplodiny (z organického pojiva) |
| Extrudovaný polystyren (XPS) | E | 0,2 | Hořlavý, uvolňuje toxické plyny (styren, CO) |
| Expandovaný polystyren (EPS) | E | 0,2 | Hořlavý, uvolňuje toxické plyny (styren, CO) |
| Fenolická pěna (PHF) | N/A | Velmi toxické zplodiny | Druhé nejtoxičtější zplodiny |
| Polyuretanová pěna (PUR) | N/A | 0,7 | Extrémně nebezpečné zplodiny (smrtící koktejl) |
| Polyisokyanurátová pěna (PIR) | N/A | 0,7 | Extrémně nebezpečné zplodiny (smrtící koktejl) |
PIR a PUR pěny se mohou využívat jako izolační materiál pro rodinné domy, nejčastěji ve formě stříkaných nebo deskových izolačních materiálů. Výrobci obvykle vyzdvihují jejich dobré tepelněizolační vlastnosti, ale o jejich toxicitě v okamžiku požáru se nezmiňují. „Navíc se často dopouštějí vyloženě klamání spotřebitelů tím, že označují materiál za samozhášivý ve smyslu nehořlavosti. Samozhášivý ale neznamená nehořlavý, navíc množství toxických zplodin je alarmující,“ upozorňuje Zbyněk Valdmann.
Polystyren je velmi hořlavý s třídou hořlavosti E, takže hrozí přenos hoření do vyšších pater. „I z těchto důvodů je dobře, že polystyren se nesmí využívat pro zateplování výškových budov. Naštěstí je tato problematika v současnosti velmi diskutovaná a řešena v projektových normách,“ vysvětluje Zbyněk Valdmann. V bytových domech je podle požárních norem nutné používat materiály s nehořlavou konstrukcí (třída reakce na oheň A1 nebo A2). V praxi se často uplatňuje výjimka: polystyren se kombinuje s nehořlavými přerušovacími pásy z minerální vlny kolem oken, u stropů nebo po obvodě fasády. Ty mají zpomalit šíření ohně, ale problém bezpečnosti a toxicity nevyřeší.
Hexabromcyklododekan (HBCD): nebezpečný zpomalovač hoření
Pěnový polystyren určený k zateplování je ukázkovým příkladem toho, jak politici podléhání lobbování průmyslu a ignorují včasná varování před používáním nebezpečných chemikálií. Hexabromcyklododekan (HBCD nebo HBCDD) je uhlovodík, který ve své molekule obsahuje 12 atomů uhlíků a 6 atomů bromů. A právě vysoký obsah bromu způsobuje to, že tato chemická látka může v protipožární ochraně sloužit jako efektivní zhášeč nebo zpomalovač hoření.
Odborníci prokázali, že HBCD přetrvává dlouhou dobu v životním prostředí (perzistence), může v prostředí překonávat velké vzdálenosti a hromadit se v tělech zvířat i člověka (bioakumulace). HBCD není akutně příliš toxický, ale zpomaluje činnost detoxikačních enzymů. Navíc je podezřelý z toho, že může vyvolávat rakovinu nemutagenními mechanismy a je řazen mezi tzv. endokrinní disruptory pro svou schopnost narušovat funkci hormonů štítné žlázy, které jsou důležité mimo jiné pro správný vývoj mozku. Do lidského těla se HBCD může dostávat především vdechnutím prachu nebo potravou, přičemž vysoké koncentrace mohou být například v některých rybách. Za jeho hlavní zdroje zamoření životního prostředí jsou považovány výrobky, které tento zpomalovač hoření obsahují, a průmyslové provozy, které ho vyrábějí nebo používají.
Regulace HBCD
V roce 2008 navrhlo Norsko zařadit HBCD na černou listinu celosvětové Stockholmské úmluvy o perzistentních organických znečišťujících látkách. V roce 2013 se zástupci členských států úmluvy shodli na zařazení HBCD na seznam látek regulovaných úmluvou. Další používání HBCD bylo celosvětově zakázáno s výjimkou několikaleté přechodné lhůty pro možné použití v polystyrenu pro zateplování budov.
V červenci 2017 vydal odbor odpadů českého ministerstva životního prostředí sdělení, ve kterém upozorňuje na skutečnost, že zbytky zateplovacího polystyrenu obsahují nebezpečný zpomalovač hoření HBCD. Podle ministerstva obvyklé množství tohoto zpomalovače hoření v zateplovacím polystyrenu přesahuje limit, který od září 2016 činí 1000 mg/kg. Úplný zákaz prodeje a používání zateplovacího polystyrenu s obsahem HBCD předpokládá ministerstvo v České republice i v celé Evropské unii v únoru 2018, neboť platnost povolení pro evropské výrobce polystyrenu skončilo v srpnu 2017. Celosvětový zákaz vycházející ze Stockholmské úmluvy by měl v platnost vstoupit v listopadu 2019.
Larvy potemníka moučného dokážou konzumovat polystyren i včetně toxického retardantu hoření hexabromcyklododekanu, který se v polystyrenu používá. Výzkumy prokázaly, že při dietě tvořené výhradně polystyrenem však tyto larvy hubnou a zkracuje se jim život.
Další rizika spojená s polystyrenovými fasádami
Volba fasády z polystyrenu se může na první pohled jevit jako ekonomické a jednoduché řešení. Za nízkou cenou se však často skrývají kompromisy, které mohou mít vliv na kvalitu, funkčnost i dlouhodobou hodnotu celé stavby.
- Degradace materiálu: Časem se polystyren trhá, ztrácí pevnost a bez pravidelných oprav se může stát nefunkčním. Polystyrenové fasády mohou časem změnit barvu (šednutí) a praskat, čímž snižují estetickou hodnotu stavby. Nad okny i v ploše se objevují nevzhledné černé fleky. Černé skvrny nad okny, často viditelné na fasádách zateplených polystyrenem, nejsou způsobeny kouřem, ale kombinací vlhkosti, tepelných mostů a usazování prachu. Nad okenními překlady dochází k únikům tepla a ke kondenzaci vlhkosti na chladnějším povrchu fasády. Neprodyšný povrch polystyrenu nedokáže vlhkost odvést, a ta se spolu s prachem a nečistotami z ovzduší usazuje do tmavých skvrn.
- Problémy s vlhkostí a plísněmi: Polystyrenový obal vytváří neprodyšný štít: v létě podporuje přehřívání domu a v zimě vede ke kondenzaci par ve zdivu. (V létě může dosahovat teplota na exponované jižní straně fasády až 70°C). Uzavřená vrstva polystyrenu zadržuje vlhkost, což vytváří ideální prostředí pro rozvoj plísní a hub ve stěnách.
- Zdravotní rizika: Nedostatečné větrání zatepleného obvodového pláště může způsobit nadměrnou vlhkost, která vede ke vzniku plísní; ty mohou vyvolávat alergie, astma a jiné respirační obtíže. Vlhké a plesnivé zdivo představuje vážné zdravotní riziko, zejména při dlouhodobém pobytu v takovém prostředí. Plísně uvolňují do ovzduší spory a toxiny, které mohou vyvolávat alergie, astma, chronický kašel, bolesti hlavy a záněty dýchacích cest. U citlivějších osob, dětí či starších lidí mohou vést až k poruchám imunity, kožním onemocněním a zhoršení revmatických či neurologických potíží. Skryté plísně mohou růst za nábytkem, pod podlahou, pod tapetami či v konstrukcích stěn, kde dlouhodobě uniká vlhkost. Dlouhodobá vlhkost zároveň podporuje množení roztočů a bakterií, což dále zhoršuje kvalitu vnitřního ovzduší a může přispívat ke vzniku únavy, podrážděnosti nebo problémů se soustředěním. Dlouhodobé vystavení těmto toxinům může vést až k chronické únavě, poruchám spánku, zamlženému myšlení („brain fog“), hormonálním výkyvům, nebo dokonce neurotoxickým a autoimunitním reakcím.
- Ekologické dopady: Polystyren se vyrábí z fosilních surovin, v přírodě se nerozkládá a je obtížně recyklovatelný. Při rozpadu vznikají drobné plastové částice (mikroplasty), které mohou vstupovat do prostředí.
Omezená životnost a riziko degradačních změn mohou snižovat dlouhodobou atraktivitu a hodnotu nemovitosti. Volbou polystyrenu sice na první pohled ušetříte, ale v dlouhodobém horizontu tratíte na opravách, energiích i hodnotě domu.
Budoucnost a řešení
Na mezinárodních standardech měření toxicity zplodin se pracuje. Evropská komise si je vědoma závažnosti situace, a proto si nechala vypracovat studii s cílem vyhodnotit potřebu regulace v rámci Evropské unie. „Evropská komise oslovila dotazníky členské státy s cílem nalézt společné řešení. Průzkumu se zatím zúčastnilo 17 evropských organizací včetně ČR. Česko patří z hlediska požární bezpečnosti k evropské špičce, proto máme velký zájem se problematice věnovat,“ uzavírá Ing. Otto Dvořák, Ph.D. z ČVUT.
V moderních přístupech se stále častěji prosazují nehořlavé systémy, jako jsou provětrávané fasády s nehořlavými fasádními obklady (např. vláknocementové desky, dřevo, hliník).
tags: #uvolňování #toxických #látek #z #polystyrenu #rizika