PVC-ul – material universal

În zona noastră de interes, PVC-ul este extrem de des întâlnit, pentru realizarea de produse integrale sau componente: folii hidroizolante, sisteme pluviale, tâmplărie termoizolantă, ferestre de mansardă, elemente de instalații, deck pentru terase, pardoseli elastice, elemente de mobilier de exterior, benzi de etanșare, lambriuri și siding, elemente de scule și unelte, izolații pentru cabluri electrice, accesori pentru acoperiș, ambalaje ș.a.m.d. Anual, se produc în lume circa 40 de milioane de tone de produse din PVC. De câteva decenii, acesta este unul dintre materialele cu pondere majoră în industrie, fiind dezvoltate continuu formule cu proprietăți optimizate. Se au în vedere, în special, rezistența mecanică, comportamentul la tem­p­eraturi extreme și UV, comportamentul la foc, întârzierea proceselor de “îmbătrânire”.

Îl cunoaștem, în limbaj curent, ca “plas­tic”, dar este vorba în general des­pre policlorură de vinil (PVC); uneori, în această categorie mai includem și alte materiale, cele mai uzuale fiind polietilena (PE) și polipropilena (PP). Ne vom ocupa aici de PVC, încercând să îi descoperim avantajele și dezavantajele, dar să și discutăm despre o serie de informații care apar în spațiul public. Unele informații sunt adevărate, altele interpretabile, iar altele pur și simplu false. Interesul pentru acest material este destul de mare, din mai multe motive. În primul rând, încercăm să îi descoperim potențialul, dincolo de ceea ce experimentăm deja.
În al doilea rând, am vrea să știm care sunt efectele asupra mediului și sănătății oa­me­nilor. Nu în ultimul rând, suntem pre­o­cupați de resursele pe care le avem pentru a susține producerea PVC-ului, în con­textul scăderii rezervelor de petrol și gaze naturale, materii prime neregenerabile a căror obținere devine tot mai proble­matică.

Calități incontestabile
PVC-ul se obține așadar din gaze na­turale condensate, etilenă, distilate din petrol sau gudron de cărbune. Mari pro­ducători sunt Japonia, Taiwan, SUA, Europa de Vest, dar pe primul loc se situează China, cu peste jumătate din cantitatea mondială; aici, însă, PVC-ul este obținut preponderent din cărbune, cu multe deșeuri rezultate și catalizator pe bază de mercur, care este foarte toxic. Rezultă acest polimer solid, alb, destul de fragil în stare pură, la un preț relativ scăzut care îl fac destul de căutat. A fost sintetizat prima dată în 1872, de chi­mistul german Eugen Baumann, care a lăsat la soare un recipient cu clorură de vinil timp de mai multe săptămâni; prin polimerizare, a rezultat un un polimer care, aparent, nu putea fi folosit la nimic, dar generațiile următoare de chimiști au reușit să îl sta­bilizeze cu ajutorul unor plastifianți și să îi găsească o utilizare practică. 1926 poate fi considerat anul în care PVC-ul a devenit un material interesant pentru industrie, consta­tându-se că are o mulțime de proprietăți dezirabile:
Un bun raport între rezistență mecanică și densitate: la o densitate de 1,1-1,45 g/cmc, adică un pic mai greu decât lemnul, este mult mai rezistent decât acesta; este o proprietate care îl face potrivit unor lucrări de construcții ușoare, grevând foarte puțin asupra structurii de rezistență; de ase­menea, cu cât este mai dens, cu atât capătă pro­prie­tăți mecanice mai bune.
Rezistență la agresiuni chimice (acizi, baze, săruri, grăsimi și alcooli), ceea ce îl face optim pentru medii cu efecte coro­ziv (ape uzate, de pildă); este rezis­tent și la apă, respectiv la micro­organismele care trăiesc în medii ume­de; rezistă inclusiv la diluanți pentru vopsea și com­­bustibili fosili obișnuiți, mai puțin la THF sau acetonă, care în deformează în timp; în varianta uPVC (neplastifiat), devine rezistent inclusiv la solvenți puternici.
Elasticitate controlată, în funcție de rețeta folosită; poate fi folosit pentru produse elastice (furtune, de pildă), caz în care este extrem de rezistent la deformare și la presiune (chiar și până la 20 bari, dacă este armat); de ase­menea, se pot obține din PVC produse rigide – profile de fereastră, grinzi, siding etc.; în cazul unui sistem pluvial, de exemplu, o ușoară elasticitate este de dorit, atunci când este vorba despre dilatarea gheții.
Izolare electrică bună (polietilena și poli­propilena sunt superioare, totuși), drept pentru care este folosit pentru că­mă­șuirea cablurilor electrice de tensiune joasă și medie, pe care le întâlnim deseori la instalațiile nostre curente.
Izolare termică bună – are coeficientul de conductivitate termică între 0,14 și 0,28 W/mK, un pic mai mare decât lemnul, care se oprește undeva la 0,13; cum, însă, are o rezistență mecanică superioară, poate fi folosit în varianta cu camere de aer în interior, ceea ce îl face un foarte bun izolator termic (ferestrele termoizolante, lambriurile sunt exemple devenite clasice); totuși, este un material termoplastic, deci la temperaturi ridicate începe să îi scadă rezistența mecanică.
Comportament decent la radiațiile UV, atunci când are în compoziție anumiți aditivi, ceea ce face ca PVC-ul să fie utili­zat cu succes în elemente de construcție și amenajări exterioare.

Controversa ftalaților
Pentru a căpăta proprietățile menționate, PVC-ul este aditivat cu stabilizatori termici, stabilizatori UV, plastifianți, substanțe care optimizează comportamentul la impact, rezistența la flacără (întârzierea aprinderii), biocide, pigmenți etc. Fiecare tip de PVC este preparat în funcție de destinația sa – cât trebuie să fie de rigid, inert chimic, rezistent la soare sau variații de temperaturi. Printre cei mai importanți (și discutați din perspectiva siguranței utilizării) sunt plastifianții, care, adăugați în compoziția PVC-ului, îi conferă acestuia proprietatea de a putea fi prelucrat mai ușor în procesul de fabricare, respectiv de a căpăta mai multă flexibilitate ulterior, atunci când este necesar. Este bine de știu că industria PVC-ului consumă aproape 90% din producția mondială de plastifianți. Mulți dintre acești aditivi, prin faptul că au o temperatură de vaporizare scăzută, devin ceea ce se numesc Substanțe Organice Volatile (VOC).
O controversă vine de la ftalații cu greutate moleculară mică, precum DEHP, BBP, DBP și DIBP, folosiți de multă vreme ca plastifianți; ei au fost dovediți ca perturbatori endocrini, atât pentru copii, cât și pentru adulți, care pot avea probleme de fertilitate. Au mai existat studii care au făcut legătura între unele alergii ale copiilor și aerul din interiorul clădirilor unde se folosiseră materiale din PVC (pardoseli vinilice, tâmplărie, tapet). Chiar dacă unele informații au fost contestate de o serie de organisme medicale, pentru a evita orice risc, Uniunea Europeană a decis ca, înce­pând cu 2008, acești ftalați să fie eli­mi­nați treptat din compoziția produselor PVC. În primă etapă, au fost interziși la fabricarea unor produse precum jucăriile pentru copii sau recipientele pentru ali­mente, iar în cazul celorlalte produse, cumpărătorii sunt avertizați de prezența aditivilor respectivi. Când studiile medicale legate de siguranța ftalaților cu masă mole­culară mică au devenit publice, oa­me­nii au reacționat inclusiv vizavi de materialele de construcții, de exemplu tâmplăria din PVC; aceasta nu a mai fost folosită de unele instituții de învățământ sau sanitare. Situația s-a remediat când au început să fie folosiți ca plastifianți ftalații cu masă moleculară mare (DINP, DIDP), cu un grad mai mare de siguranță. Marii producători de materiale pentru construcții au inter­venit asupra formulelor proprii și au trecut la materiale mai sigure, organizând apoi campanii ample de promovare a PVC-ului fără ftalați toxici. Ftalații în general au fost aduși la niveluri foarte mici inclusiv în vopsele, lacuri, adezivi, mortare, eviden­țiin­du-se caracterul lor ecologic.
De atunci, în unitățile de învățământ, alimentare sau sanitare, sunt folosite din nou (chiar recomandate uneori) pardoselile, tâmplăria sau tapetul din PVC. Aici trebuie să accentuăm un aspect: deseori, un preț mai mic al produselor din PVC înseamnă un control mai scăzut asupra siguranței utilizării. Brandul, certificatul de con­for­mitate, citirea cu atenție a etichetelor și avertismentelor de la producător sunt extrem de importante.
În aceeași notă a controverselor legate se sănătate, s-a discutat mult despre folosirea stabilizatorilor metalici, care conferă unor produuse PVC mai mult flexibilitate. A fost contestată utilizarea cadmiului, drept pen­tru care s-a renunțat la el, în favoarea unor substanțe sigure, precum BaZn; stabi­lizatorii de temperatură pe bază de plumb au fost înlocuiți (cel puțin în Uniunea Europeană) cu unii inofensivi pe bază de calciu, care sunt inofensivi. Stabilizatorii termici pe bază de staniu sunt în continuare folosiți, deoarece au o pondere nesem­nifica­tivă.

Ce facem cu deșeurile
În timp, s-au acumulat cantități enorme de PVC în mediul nostru de viață, mai ales în construcții, prin produse care au o durată de utilizare îndelungată. La un moment dat, își vor depăși termenul și vor deveni deșeuri, de aceea este important ca acestea să nu devină o temă eco­lo­gică majoră. Problema substanțelor volatile periculoase apare nu atât pe parcursul exploatării PVC-ului, la temperaturi curente, cât după ce devin deșeuri sau sunt arse. Atunci, aceste substanțe sunt eliberate brusc în atmosferă și devin poluanți puter­nici, mai ales în combinație cu gazele rezultate din arderea PVC-ului propriu-zis. La ardere, din PVC se emană în principiu acid clorhidric (HCl – responsabil pentru ploi acide) și dioxine – poluanți organici per­sistenți, care ajung în natură și, mai departe, în produsele ali­men­tare. Există organisme sanitare inter­naționale care reclamă apariția mai multor tipuri de cancer, pro­bleme imunitare și hormonale din cauza acestor substanțe.
Comisia Europeană propune recu­perarea deșeurilor, reciclarea și reutilizarea ca materiale noi pentru construcții, incluzându-le uneori în ceea ce se numește “economie cir­culară”. Dacă nu poate fi reutilizat ca atare (de exemplu un siding recu­perat), PVC-ul, ca deșeu, este tocat și rafinat. El poate fi reciclat de circa șapte ori, adică, sub diferite forme, ajunge la o durată de viață de până la 140 de ani. Deși instalațiile sunt scumpe, costurile PVC-ului obținut din reciclare sunt mai mici de ju­mătate decât în cazul producerii materialului prin metoda clasică, din combustibili fosili. Totuși, PVC-ul reciclat nu poate fi folosit la orice, fiind vorba despre stabilitate la condițiile de mediu și aspect; se poate doar pentru realizarea de membrane pentru piscine, furtune, pardoseli, membrane de protecție pentru fundații, uneori ferestre și piese de mobilier.
Se mai vorbește și despre utili­zarea maselor plastice ca sursă de ener­gie, cu măsurile necesare de protejare a mediului (neutralizarea gazelor de ardere). Dioxinele (PCDD/F) pot fi captate, dar acest lucru presupune investiții impor­tante.
O problemă majoră este aban­donarea PVC-ului în natură. Ca orice polimer, acesta este oarecum instabil, reducându-și în timp greutatea moleculară, mai ales sub efectul unor factori de mediu pre­cum temperatura sau expunerea la soare (foto-oxidarea). Materialul capătă microfisuri de suprafață și devine fragil, friabil. Această degradare se petrece în timp, în zeci sau chiar sute de ani, particulele rămânând în mediu, inclusiv sub formă de microplastice, și ele extrem de nocive pentru plante și animale, care le ingerează. În plus, aceste particule au proprietatea de a absor­bi poluanți organici persistenți. În consecință, recuperarea și reciclarea produselor din PVC este, mo­mentan, singura soluție viabilă pen­tru păstrarea sănătății mediului și a oamenilor.