Przetwarzanie odpadów poliolefinowych na produkty paliwowe

Przetwarzanie odpadów poliolefinowych na produkty paliwowe
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

Poliolefiny (polietylen: PE i polipropylen: PP) są główną grupą syntetycznych tworzyw sztucznych. Nie mają zapachu ani smaku, nie są toksyczne, nie rozpuszczają się w wodzie, są odporne chemicznie, łatwe w obróbce, lekkie i tanie. Cechy te przyczyniły się do ogromnej popularności poliolefin

Wprowadzenie

Poliolefiny (polietylen: PE i polipropylen: PP) są główną grupą syntetycznych tworzyw sztucznych. Nie mają zapachu ani smaku, nie są toksyczne, nie rozpuszczają się w wodzie, są odporne chemicznie, łatwe w obróbce, lekkie i tanie. Cechy te przyczyniły się do ogromnej popularności poliolefin. Pod względem wielkości produkcji, poliolefiny dystansują wszystkie inne tworzywa sztuczne. W 2010 r. łączna produkcja PE w Europie osiągnęła poziom 15,1 mln t. Roczny wzrost produkcji poliolefin wynosi obecnie ok. 4%. W gwałtownie rozwijających się gospodarczo Chinach, do 2010 r. produkcja PE osiągnęła 11 mln t rocznie, a zapotrzebowanie prognozuje się tak duże, że jeszcze dodatkowo 50% tego polimeru będzie należało importować. W szybko rozwijających się gospodarkach bliskowschodnich i azjatyckich spodziewany jest deficyt PE po 2015 r. W 2015 r. przewiduje się światowe zużycie PE na poziomie 77 mln t. Krajowa produkcja poliolefin w Bassel Orlen Polyolefines wyniosła w 2010 roku: LDPE - 96 tys. t, HDPE - 262 tys. t i PP - 327 tys. t. Obserwuje się ciągły wzrost produkcji poliolefin i należy spodziewać się analogicznego wzrostu ilości odpadów poliolefinowych.

Okres życia wyrobów z tworzyw sztucznych jest krótki lub bardzo krótki (np. folie opakowaniowe). Brak spalarni odpadów w kraju determinuje składowanie jako główny kierunek ich zagospodarowania.

Poliolefiny ulegają bardzo powolnej biodegradacji i będą zalegały w miejscach ich składowania jeszcze przez dziesiątki lub setki lat.

Ogólnie ograniczenie ilości odpadów poddawanych składowaniu poprzez ich recykling, poprzedzony selektywną zbiórką, wydaje się rozsądną metodą ograniczania ich ilości docierających na składowiskach.

Regranulaty produkowane z odpadów polietylenu, czy polipropylenu, nie mają już generalnie tak dobrych parametrów przetwórczych jak świeże polimery. Nadają się jednak do produkcji wyrobów o niższych wymaganiach jakościowych. Regranulaty można także stosować jako akceptowalną domieszkę przy produkcji wyrobów ze świeżego granulatu.

Recykling materiałowy, na dłuższą metę, nie ogranicza jednak ilości powstających odpadów z poliolefin ani strumienia tychże poliolefin kierowanych na składowiska odpadów.

Gdyby faraonowie w swoich czasach znali plastik, to zapewne nie wpłynęłoby na ich decyzję co do wyboru materiału na budowę piramid.

Dzięki temu przetrwały one kilka tysięcy lat. Po naszej cywilizacji mogą jedynie pozostać mało chlubne góry odpadów, a wśród nich odpadów polimerowych. Silne naciski na ochronę środowiska naturalnego, a w tym na ochronę atmosfery, zaczynają przynosić pewne rezultaty. Zmienia się prawo tak, aby wzmacniać działania proekologiczne.

O ile trudno będzie nakłonić bogate społeczeństwa do ograniczenia poziomu konsumpcji, to realne wydaje się zwiększenie w nich stopnia recyklingu surowców oraz gospodarczego wykorzystania odpadów.

Polietylen i polipropylen stanowią ok. 7% odpadów komunalnych.

W Polsce aktualnie rocznie trafia na składowiska odpadów ok. 860 tys. t tworzyw poliolefinowych. Unia Europejska zaleca krajom członkowskim ograniczenie składowania odpadów do poziomu 50% w 2013 r. grożąc wysokimi karami. Sama segregacja odpadów nie rozwiąże problemu ich olbrzymiej i rosnącej ilości. Niezbędne jest opracowanie skutecznych sposobów zagospodarowania odpadów oraz technologii ich przetwarzania.

Sposoby zagospodarowania odpadów poliolefinowych

Istnieją różne metody racjonalnego postępowania z odpadami poliolefinowymi będące alternatywą dla ich składowania. Wymienić można:
  • współspalanie w spalarniach odpadów

  • recykling energetyczny wydzielonego odpadu poliolefin w przystosowanych paleniskach

  • recykling materiałowy, regranulacja i wykorzystanie do produkcji nowych wyrobów

  • recykling surowcowy, depolimeryzacja do wyjściowego etylenu i propylenu

  • wydzielanie ze strumienia odpadów i eksport

  • produkcja produktów paliwowych.
Odpady PE mają dużą wartość opałową (Tab. 1) i można je wykorzystywać jako paliwo do produkcji energii elektrycznej i ciepła.

Spalanie PE napotyka jednak pewne trudności techniczne. Jego podawanie do paleniska wymaga specjalnego dozownika. W samym palenisku PE najpierw mięknie, następnie topi się a przed upłynnieniem tworzy lepką ciecz, trudną do przetłaczania i rozpylania. W trakcie spalania wytwarza zmienne ilości palnych produktów gazowych. Piec spalający PE powinien być dostosowany do pracy z paliwem, które w trakcie procesu zmienia stan skupienia oraz, względnie wolno, ale stopniowo coraz bardziej, się upłynnia. Podczas procesów wstępnych przed spalaniem może także pojawiać się efekt silnego pienienia stopionego materiału. Nowe zalecenia UE postulują ograniczanie spalania odpadów na rzecz ich recyklingu materiałowego czy chemicznego.

Zanieczyszczenia mechaniczne a także innymi rodzajami polimerów, niejednorodność surowca oraz zmiana stanu skupienia są poważnymi utrudnieniami w prowadzeniu spalania i w automatyzacji pracy urządzenia piecowego/palnikowego.

Wszystkie wymienione metody zagospodarowania odpadów poliolefinowych są wykorzystywane w różnym stopniu, w zależności od chwilowej czy lokalnej koniunktury oraz w zależności od dostęp nych rozwiązań technicznych i surowca. Na możliwość zastosowania danej techniki wypływa też jakość odpadu: jednorodność surowcowa, typ domieszek, barwa, stopień degradacji itp. Generalnie, recykling poliolefin nie jest w Polsce realizowany na dużą skalę.

Paliwa z odpadów poliolefinowych

Ciekawą cechą tworzyw poliolefinowych jest ich względnie łatwy rozpad (kraking) w podwyższonej temperaturze. W stopionym tworzywie w przedziale temperatur 400oC (450oC) - 800oC zachodzi pękanie wiązań chemicznych i powstawanie produktów małocząsteczkowych, które oddestylowują. W efekcie tych przemian uzyskuje się cztery grupy produktów: a. Produkty gazowe które nie ulegają kondenscji; w ich skład wchodzą proste węglowodory C1-C5, nasycone i nienasycone, takie jak: metan, etan, etylen, propan, propylen itd.

b. Węglowodowy ciekłe; tworzą je węglowodory kondensujące C6-C20 nasycone i nienasycone, alifatyczne i cykliczne. W warunkach pokojowych mają postać cieczy o specyficznym zapachu produktów naftowych i barwę od jasnożółtej do ciemnobrązowej i ciemniejącej podczas przechowywania na skutek kontaktu z powietrzem.

c. Stałe produkty parafinowe C20-C40 (C60); Oddestylowują one ze środowiska reakcji wraz ze składnikami niżej wrzącymi a po kondensacji wykrystalizowują.

d. Koks, który jest stałą i niedestylującą pozostałością reakcji.

Na Rysunku 1 pokazano orientacyjny udział poszczególnych grup produktów, w zależności od zastosowanej temperatury procesu krakingu.

Linia przerywana w zakresie niższych temperatur oznacza, że proces krakinku cząsteczek poliolefin nie zachodzi lub zachodzi bardzo wolno.

Prowadząc łagodnie pirolizę PE w temperaturze 470oC można otrzymać ok. 85% ciekłych produktów krakingu, 10% niekondensukjących produktów gazowych i 5% koksu.

Procesy termiczne

Poliolefiny poddane działaniu wysokiej temperatury ulegają chemicznej degradacji. Długie łańcuchy węglowe pękają i tworzą się produkty o coraz mniejszej masie cząsteczkowej. Procesu tego nie udaje się ściśle kontrolować, mimo stosowania katalizatorów i finalny produkt krakingu jest mieszaniną dużej liczby różnych węglowodorów, nasyconych i nienasyconych, o różnej licznie atomów węgla w cząsteczce od C1 do ok. C40. W zależności od wybranej technologi, uzyskuje się różne proporcje produktów gazowych, ciekłych, stałych (parafin) i wreszcie koksu. Wiele technologii zastosowanych do przetwarzania odpadów PE/PP ma swoje korzenie w przemyśle petrochemicznym, co wydaje się zrozumiałe ze względu na podobieństwo chemiczne surowców.

Sposobów prowadzenia procesu krakingu PE jest wiele. Dalej przedstawiono te najbardziej znane wraz z ich charakterystyką.

Kraking termiczny

Ogrzewanie poliolefin w temperaturach 380-480oC prowadzi do stopniowego pękania łańcuchów polimerowych (reakcja krakingu termiczny). Im zastosowana temperatura jest wyższa, tym proces ten zachodzi szybciej, ale zmieniają się także proporcje składników w strumieniu produktów. Degradacja i rozpad łańcuchów polimerowych prowadzi do powstawania cząsteczek węglowodorów o coraz niższej temperaturze wrzenia, które stopniowo odparowują z mieszaniny reakcyjnej. W skład fazy parowo-gazowej wchodzą rozmaite gazowe węglowodory (C1-C6), takie jak metan, etan, etylen, propan, izopropylen itp. oraz wyższe produkty kondensujące. Produkty kondensujące są w warunkach pokojowych cieczami, obejmującymi dwie frakcje: benzynową o temperaturze wrzenia do 200oC i frakcję olejową o temperaturze wrzenia 200oC-340oC. Wraz z nimi oddestylowują też frakcje parafinowe, które, o ile nie zostają oddzielone, to mają tendencję to powolnego wykrystalizowania i wytracania się w postaci osadów.

Ogólnie proces krakingu termicznego obejmuje wstępnie zagrzanie i stopienie odpadów, a następnie rozpoczyna się sam proces pękania łańcuchów polimerowych w endotermicznej reakcji, której towarzyszy odparowanie tworzących się produktów. Samo stopienie wyjściowego odpadu nie jest proste, gdyż poliolefiny mają niski współczynnik przewodzenia ciepła, a po stopieniu mają początkowo postać bardzo lepkiej cieczy. W niektórych rozwiązaniach konstrukcyjnych odpad jest wstępnie topiony i następnie wprowadzany do reaktora lub za pomoca podajnika wprawadza się surowy odpad bezpośrednio do reaktora, gdzie podlega łącznie stopieniu i krakingowi. Techniki prowadzenia krakingu poliolefin można podzielić pod względem różnic w sposobie dostarczania energii do grzewania odpadu i do podtrzymywania biegu endotermicznej reakcji krakingu.

W literaturze najczęściej opisywane są przeponowe techniki ogrzewania poliolefin (Rys. 2). Rozmaitego kształtu stalowe zbiorniki (reaktory) z topiacymi się i rozkładającymi w wysokiej temperaturze odpadami ogrzewane są elektrycznie lub płomieniowo. Kraking odpadów PE prowadzi się oczywiście w warunkach beztlenowych. Rozmaite mieszadła kotwicowe i ślimakowe zapewniają mieszanie odpadów wewnątrz reaktora oraz usuwają nagar, osady koksu i zanieczyszczenia odkładające się na powierzchniach grzewczych reaktora. Reaktory takie działają w sposób okresowy, ale wiekszość konstruktorów przewiduje dodatkowo automatyczne usuwanie z wnętrza reaktora gromadzących się tam zanieczyszczeń inertnych wprowadzanych wraz z odpadami oraz tworzącego się w procesie koksu, aby przedłużyć okres pracy urządzenia.

Stwarza to pewne trudności techniczne. Po pierwsze należy zapewnić stałą szczelności reaktora, aby uchronić się przed zapalaniem się ewentualnych wycieków produktów. Ponadto osady gromadzące się na dnie zbiornika z gorącym, upłynnionym polimerem zestalają się podczas chłodzenia, co utrudnia konstrukcje bezpiecznej śluzy. Wraz z osadami traci się część przesycającego je stopionego polimeru. Z tego powodu nieco zmniejsza się spodziewane wydajności produktów.

Przykłady przeponowych reaktorów krakingowych opisano w [7÷9, 16÷19]. W przypadku, gdy głównym oczekiwanym produktem są ciekłe węglowodory, to powstające odpadowe gazy krakingowe są często wykorzystanie na miejscu i spalane pod reaktorem lub są używane do wtępnego topienia wprowadzanego polimeru [21].

Kraking katalityczny

Użycie do krakingu katalizatorów umożliwia osiągnięcie dodatkowych korzyści. Obniża się temperatura krakingu, a produkty reakcji uzyskują większą jednorodność jakościową. Katalizatormi są najczęściej różne zeolity wprowadzane w postaci pylistej do mieszaniny reakcyjnej w reaktorze. Utrzymuje się on w postaci zdyspergowanej dzięki ruchom zastosowanego mieszadła. W [20] proponuje się stosowanie katalizatorów glinokrzenmianowych lub z aktywowanego dolomitu.

W różnych opisach znajduje się praktycznie wszystkie katalizatory używane w podobnych procesach w przemyśle petrochemicznym.

W jednym z patentów zalecano także stosowanie m.in. cementu portlandzkiego.

Często proces krakingu zaleca się realizować pod zmienionym ciśnieniem: 0,08-0,20 MPa. Poza swobodną zawiesiną cząstek katalizatora w stopionym odpadzie poliolefinowym niekiedy pokrywa się katalizatorem dodatkowo wewnętrzne ścianki reaktora [22]. Aby usprawnić odprowadzanie produktów z reaktora, przedmuchuje się go czasami strumieniem gazu nośnego w postaci wodoru lub azotu.

W [24] sugeruje się stosować do krakingu liczne typy katalizatorów wraz z użyciem pary wodnej jako gazu nośnego do usuwania gazowych produktów krakingu z reaktora. Para wodna jest tam zalecana jako tańsze rozwiązanie dla zastosowań lokalnych. Zastosowanie katalizatora miedziowego wytworzonego przez rozpuszczenie Cu2O w stopie NaOH i KOH zaleca się w [30]. Użycie katalizatorów daje także możliwość efektywnego alkilowania produktów krakingu PE wraz z produktami krakingu odpadów polistyrenu i innymi węglowodorami [3].

Stosowane katalizatory ulegają powolnej dezaktywacji, pokrywają się warstwą nagaru i wymagają uzupełniania. Należy zawsze porównać korzyści, jakie niesie używanie katalizatora z trudnościami, jakie wiążą się z ich aplikacją.

Reaktory ciekłometaliczne

Ciekawą metodą dostarczania ciepła do odpadów PE jest wykorzystanie jako nośnika energii stopionego metalu (ołów, cynk) [1].

Zbiornikowy reaktor pirolityczny wypełniony jest częściowo stopionym metalem, na którego powierzchnię wprowadzane są przez śluzę (za pomocą podajnika) odpady polimerowe. Dodatkowe mieszanie mechaniczne silnie wzmaga wymianę ciepła. Lotne produkty pirolizy opuszczają reaktor i są skraplane w zewnętrznej chłodnicy. Frakcja gazowa wykorzystywana jest do ogrzewania reaktora. Takie rozwiązanie konstrukcyjne zapewnia doskonałą efektywność upłynniania polietylenu, który ze względu na niskie przewodnictwo cieplne, trudno jest sprawnie i wydajnie topić.

W patencie [12] zaleca się ponadto stosowanie innych metali jako nośnika ciepła: cyny, bizmutu, antymonu oraz stopów typu Wooda czy Rose’a, a także soli nieorganicznych, takich jak chlorek sodowy, litowy a także, zapewne z braku świadomości chemicznej twórcy, azotanów sodowego czy litowego, chociaż wiadomo, że są to silne utleniacze i zastosowanie ich w praktyce doprowadziłoby do eksplozji aparatu.

Ogólne zaleca się w [12] użycie nieorganicznego nościnka ciepła o temperaturze topnienia poniżej 500oC. Wynalazcy nie wyjaśniają, czy i w jakim stopniu stosowane metale parują, czy np. zatruwają produkty oraz jak oddzielać od stopionego metalu inertne zanieczyszczenia trafiające z przerabianym odpadem do reaktora.

Reaktory ze złożem fluidalnym

W literaturze opisywane są również aparaty do prowadzenia pirolizy w złożu fluidalnym. Stopiony PE jest wprowadzany na złoże składające się z ziaren piasku o średnicy 0,2 mm i utrzymywane w stanie fluidalnym za pomocą gazu inertnego (azot). Temperatura złoża fluidalnego wynosi 500oC i utrzymywana jest za pomocą zewnętrznego źródła ciepła. Sugeruje się także wytwarzanie ciepła niezbędnego na podtrzymywanie reakcji poprzez spalanie części wsadu wewnątrz złoża fluidalnego dzięki domieszkowaniu gazu nośnego powietrzem w ilości 3-5% w stosunku do ilości wprowadzanego polimeru. Według twórców metody wydajność produktów ciekłych jest rzędu 89-92%. Ponadto powstają produkty gazowe (7,8-10,5%) oraz węgiel (0,2-0,5%).

Węgiel oraz wszelkie mineralne zanieczyszenia zatrzymują się w złożu i muszą być okresowo usuwane wraz z jego częścią [10]. W [13] zaleca się użycie złoża fluidalnego utworzonego z cząstek kwarcu, krzemionki, ceramiki, węgla czy glinokrzemianów o rozmiarach od 0,1 do 2 mm.

Złoże fluidalne utrzymuje się w temperaturze pomiędzy 450 a 600oC za pomocą gorącego gazu nośnego. Odpady polimerowe wprowadzane są na złoże od spodu najlepiej w postaci aerozolu, ale możliwe jest także ich bezpośrednie wrzucanie od góry. Jako gaz nośny sugeruje się stosować także gaz syntezowy lub węglowodory alifatyczne C1-C6.

W celu zapobieżenia koagulacji ziaren złoża zaleca się w [14] stosowanie w złożu dodatku węglanów lub tlenków wapniowego, barowego czy magnezowego. Realizacja krakingu odpadów polimerowych jest naturalnym rozszerzeniem możliwości aplikacyjnych złoża fluidalnego, stąd jest to dość popularny przedmiot badań doswiadczalnych [25].

Gorący gaz jako nośnik ciepła

Poza metodami przeponowymi, rozważa się również bezprzeponowe dostarcznie ciepła dla reakcji krakingu odpadów poliolefinowych.

W [5] jako nośnik ciepła dla reakcji krakingu wykorzystywany jest inertny gaz, para wodna lub spaliny zagrzane wstepnie do temperatury rzędu 850oC-1100oC. Gorący gaz trafia do rurowego reaktora przepływowego, do którego wtryskiwany jest równocześnie stopiony polimer. W reaktorze następuje atomizacja strumienia polimeru i zagrzanie go do wysokiej temperatury niezbędnej do zajścia reakcji.

Czas przebywania mieszaniny reakcyjnej w strefie reaktora wynosi od 10 do 100 milisekund. Po wyjściu z reraktora strumień produktów jest chłodzony i wydziela się z niego pożądane składniki.

Kraking w wodzie

Trudności w przekazywaniu ciepła do zagrzewanego i topionego polimeru oraz trudności z przetłaczaniem stopionego polimeru, ze względu na jego dużą lepkość i możliwość zastygania, zainspirowały badaczy do opracowania techniki krakingu w środowisku wodnym.

Rozdrobnione odpady PE miesza się wstępnie z wodą, a następnie taką mieszninę ogrzewa do temperatury 300-500oC pod ciśnieniem od 560 do 840 atm w reaktorze ciśnieniowym. W takich warunkach zachodzi kraking termiczny odpadów polietylenowych. Po rozprężeniu i ostudzeniu rozdziela się produkty reakcji [11]. Użycie wody ułatwia oddzielenie jej od węglowodorów. Wynalazca nie wyjaśnia, czy i w jakim stopniu woda bierze udział w reakcjach chemicznych z tworzacymi się produktami.

Hydrokraking

Proces krakingu termicznego można także realizować w obecności wodoru. Obecność wodoru umożliwia wysycenie wiązań wielokrotnych i uzyskiwanie produktów będących węglowodorami nasyconymi cechującymi się większą stabilnością chemiczną. Hydrokraking prowadzi się pod zwiększonym ciśnieniem i z racji stosowania wodoru, łatwo tworzącego mieszaniny wybuchowe jest niebezpieczny. Procesowi uwodornienia można jednak poddawać także same produkty krakingu otrzymane wcześniej inną metodą. Uwodornienie prowadzi się katalitycznie w temperaturze 450oC pod ciśnieniem 14 atm [23].

Aby obniżyć lepkość, można wykonywać także wstępny hydrokraking gorących roztworów PE w oleju wobec H2 w podwyższonej temperaturze i ciśnieniu.

Ogrzewanie promiennikowe

Dostarczanie ciepła podtrzymującego reakcję pirolizy za pomocą promienników podczerwieni zaproponowano w [13]. Odpady przemieszczają się na pasie transmisyjnym w komorze reaktora pod układem promienników dostarczających energię do stopienia i przeprowadzenia krakingu (Rys. 4).

W tym czasie naświetlane są promieniowaniem podczerwonym z umieszczonych nad nimi promienników. Materiał ulega stopieniu i pirolizie.

W komorze utrzymuje się warunki beztlenowe oraz niewielkie podciśnienie. Produkty gazowe są następnie odsysane i kondensują w zewnętrznej chłodnicy. Należy spodziewać się dużych ilości produktów gazowych oraz poduktów wysokocząsteczkowych (woski) wraz z unoszonymi cząstkami pyłów nagaru i koksu. Zanieczyszczenia obecne w odpadzie gromadzące się w reaktorze wyprowadzane są na zewnątrz przez śluzę w dnie komory reaktora, niepokazaną na schemacie (Rys. 4).

Piroliza w plaźmie

Radykalna destrukcja łańcuchów węglowych może następować w bardzo wysokiej temperaturze reaktora plazmowego. W [29] proponuje się wprowadzanie stopionego polietylenu do wodorowego reaktora (palnika) plazmowego. Panuje tam temperatura 2500oC i pod cisnieniem od 0,05-0,5 MPa zachodzi rozkład cząsteczek polimerowcyh na produkty gazowe, takie jak: H2, C2H2, C2H4 itp. Następnie ze strumienia gazowego po jego schłodzeniu oddziela się produkty stałe (koks), a gazy poddaje oczyszczeniu i rozfrakcjonowaniu.

Produkcja gazu syntezowego

Odpady poliolefinowe składające się z węgla i wodoru nadają się do przetwarzania na gaz syntezowy (mieszanina H2 i CO). Według propozycji przedstawionej w [4] odpady poddaje się najpierw hydrokrakingowi w atmosferze wodoru w reaktorze okresowym przez 30 min pod ciśnieniem 70 atm w temperaturze 430oC, a potem ciekłe produkty hydrokrakingu kontaktowane z gazem zawierającym tlen w temperaturze 1315oC pod ciśnieniem 3,5 MPa i w obecności pary wodnej jako moderatora. W takich warunkach zdegradowane odpady ulegają częściowemu utlenieniu dostarczając energię niezbędną dla podtrzymywania endotermicznej reakcji tworzenia się gazu syntezowego z pozostałej części przetwarzanego odpadu poliolefinowego.

Wykorzystanie mikrofal

Inną bezprzeponową techniką ogrzewania krakowanego polimeru jest zastosowanie fal elektromagnetycznych. W [6] proponuje się łączne wykorzystanie mikrofal o częstotliwości 2450 MHz i ultradźwięków do prowadzenia reakcji krakingu rozmaitych odpadów w tym polimerowych.

Odpady poddawane obróbce są domieszkowane węglem, aby zwiększyć stopień absorpcji mikrofal. Proces prowadzony jest pod próżnią, a mieszanina reakcyjna osiąga temperaturę tylko 93oC.

Według autora [6] proces umożliwia otrzymywanie wiekszych ilości produktów gazowych (50%) olejowych (25%) i węgla (25%). Równoległe użycie ultradźwięków ma, według twórcy, usprawnić desorpcję produktów gazowych. Chemizm procesu nie jest wyjaśniony.

Wstępne napromieniowanie odpadów

Rozważana jest także możliwość wstepnego napromieniowania odpadów polietylenowych promieniowaniem gamma w celu wywołania wstępnej degradacji chemicznej poliłańcuchów chemicznych. Tak spreparowany polietylen dużo łatwiej poddaje się następnie degradacji termicznej. Opisy badań doświadczalnych w tym zakresie zaprezentowano w [26÷28]. Wstępnie napromieniowany polietylen ulega dwukrotnie szybciej krakingowi termicznemu.

Podsumowanie

Odpady poliolefinowe ze względu na masowość wytwarzania oraz ze względu na swój względnie jednorodny skład chemiczny są bardzo atrakcyjnym surowcem do rozmaitych transformacji chemicznych, podejmowanych w celu redukcji ilości tych odpadów.

Badania nad recyklingiem odpadów poliolefinowych prowadzone są już od ponad czterdziestu lat. Praktyczne wdrożenia w tej dziedzinie realizowane są dopiero od kilkunastu lat. Wokół problematyki zagospodarowania odpadów tworzy się dobra atmosfera i sprzyjają temu zmiany w prawodawstwie krajowym i unijnym. Na praktyczne zastosowanie i wdrożenie mogą liczyć te technologie, które będą opłacalne. Na opłacalność technologii, poza kosztami inwestycyjnymi i ruchowymi a w tym kosztami energii, wpływa także dostępność możliwie taniego surowca. W dobie trudności energetycznych i rosnących ceny ropy naftowej powstają okoliczności sprzyjające podejmowaniu prób przekształcania odpadów poliolefinowych na paliwa.

Rozwijająca się segregacja odpadów i pojawienie się strumienia wydzielonych odpadów poliolefinowych spowoduje poszukiwanie dobrych, pewnych, atrakcyjnych i najlepiej sprawdzonych metod ich przetwarzania i zagospodarowania. Nadal jednak istnieją w branży producentów paliw uwarunkowania prawne mogące zniechęcać potencjalnych inwestrorów. Jednak dla naukowców i konstruktorów zawsze jest właściwy czas, aby przygotować nowe procesy przerobu odpadów i odpowiednie rozwiązania technologiczne.

Literatura

1. Pilawski M., Pabjan Z., Ziętek M., Bartczak M.: BiLokalne zespoły paliwowoenergetyczne wytwarzanie wodoru z odpadów organicznych. Paliwa z Odpadów 2003 t.IV Helion Gliwice,181-186.

2. Collins et al. Aromatics alkylation with cracked recycled plastics, patent US 5,705,724.

3. Khan et al.: Partial oxidation of products of liquification of plastic materials. Patent US 5,445,659.

4. Pilawski M., Pabjan Z., Ziętek M., Bartczak M.: BiLokalne zespoły paliwowoenergetyczne wytwarzanie wodoru z odpadów organicznych. Paliwa z Odpadów 2003 t.IV Helion Gliwice, 181-186.

5. Charles W. et al.: Cracking Process. Patent US 3,985,820, (1976).

6. Wallace F.D., et al.: Process and apparatus for the destructive distillation of high molecular weight organic materials. (1978) Patent US 4,118,282.

7. Oshima K.: Method for meltting and cracking amorphous polyethylene. Patent US 3,956,414 (1976).

8. Herbold O.: Apparatus for the pyrolysis of waste products. Patent US 4,062,304 (1977).

9. Kurisu S.: Thermal decomposition apparatus. Patent US 4,074,979 (1978).

10. Nishizaki H.: Method for treating waste plastics. Patent US 3,901,951 (1975).

11. Hughes W.L. et al.: Method of converting organic material into useful products and disposable waste. Patent US 4,657,681.

12. Tatsumi T., et al.: Process for the thermal decomposition of thermoplastic resins with a heat transfer medium. Patent US 3,974,206 (1976).

13. Kirkwood K.C., et al.: Polymer cracking. Patent US 5,364,995 (1994).

14. Fan L. et al.: Pyrolitic conversion of carbonaceous solids to fuel gas in quartz sand fluidized beds. Patent US 4,448,589 (1984).

15. Kemp K.M.: Process for the pyrolytic treatment of organic, pseudo-organic and inorganic material. Patenst US 4,052,265 (1977).

16. Coucher R.G.: Reaction furnace. Patent US 4,988,289 (1991).

17. Bolz A. et al.: Apparatus for treating waste materials. Patent US 4,980, 029 (1990).

18. Hansen A.H., et al.: Method and apparatus for the pyrolysis of waste products. Patent US 4,759,300 (1988).

19. Wilwerding C.M.: et al.: Thermal decomposition apparatus, patent US 4,439,209 (1984).

20. Nolte M. J., Zięba A.: Sposób i układ do prowadzenia krakingu odpadów poliolefinowych. Patent PL 351703 (2002).

21. Tokarz Z.: Układ doprowadzania i rozdzielania ciepła, zwłaszcza do linii produkcyjnej ciągłego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych. Patent PL 352342 (2002).

22. Tokarz Z.: Zespół reaktora, zwłaszcza do ciągłej transformacji termokatalitycznej odpadów z tworzyw sztucznych.Patent PL 352344 (2002).

23. Shah N., et al.: Conversion of Waste Plastic to Oil: Direct Liquefacation versus Pyrolysis and Hydroprocessing. Energy and Fuel 1999, 13, 832‒838.

24. Masuda T., et al.: Production of high quality gasoline from waste poliethylene derived heavy oil Ni-REY catalist in steam atmosphere. Chemical Engineering Science 1999, 54, 2773-2779.

25. Williams P.T.: Fluidised bed pyrolysis of low density polyetylene to produce petrochemical feedstock. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 1999, 51, 107-126.

26. Zhao W. et al.: Effect of irradiation on pyrolysis of polypropylene in the presence of zeolites. Polymer Degradation and Stability 1996, 53, 199-206.

27. Dawood A., Kouichi M.: Pyrolysis kinetics of γ-irradiated polypropylene, Polymer Degradation and Stability 2001, 73, 347-354.

28. Dawood A., Kouichi M.: Catalytic pyrolysis of γ-irradiated polypropylene over HY-zeolite for enhancing the reactivity and the product selectivity. Polymer Degradation and Stability 2002, 76, 45-52.

29. Dummersdorf H-U. etal.: Method for the complete utilisation of high polymer waste products. Patent US 5,055,167 (1991).

30. Butcher Jr.: Method of cracking polymeric materials catalyzed by copper. Patent US 5,315,055 (1994).
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Przetwarzanie odpadów poliolefinowych na produkty paliwowe

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!