Získávání čistých polymerů pomocí pyrolýzy

Drtivá většina plastů se v současné době recykluje mechanickou recyklací, tedy roztavením a opětovným vytvarováním plastových výrobků. Jelikož ale plasty obsahují celou řadu aditiv, tento proces vede k jejich interakcím a následným nežádoucím vlastnostem finálního výrobku. Technologie chemické recyklace, jakou je i pyrolýza zkoumaná v tomto článku, umožňuje zvyšování hodnoty odpadních plastů tzv. upcycling, zatímco mechanickou recyklací jde zejména o tzv. downcycling. Upcycling lze uskutečnit díky částečné podobnosti produktů pyrolýzy s konvenčními petrochemickými surovinami. Nároky na čistotu vstupních surovin pro tvorbu nových (virgin) polymerů jsou však vysoké a v současné době nejsou dostupné technologie, které by umožnili odstranění nežádoucích heteroatomů z produktů pyrolýzy. Producenti jsou tak odkázáni na čisté, často jednodruhové odpadní plasty, kterých není na trhu dostatek. Odstranění heteroatomů lze z velké části dosáhnout už v rámci procesu pyrolýzy. Lze k tomu využít různá chemická činidla (katalyzátory a sorbenty) a vhodně nastavený teplotní program. Jelikož vazby heteroatomů jsou často méně stabilní, jako například vazba C-Cl v běžně se vyskytujícím PVC, lze část heteroatomů odstranit při nižších teplotách tzv. krokovou pyrolýzou.

Článek vzniklý ve spolupráci FŽP UJEP a ORLEN UniCRE se věnuje oběma zmiňovaným možnostem odstranění heteroatomů, přičemž se zaměřuje zejména na chlór. Úvod je věnován krokové pyrolýze a zjištění příčiny její zhoršené účinnosti v případě odpadních plastů. Z výsledků vyplývá, že účinnost významně klesá v přítomnosti PET a celulózy, což dosud nebylo v literatuře popsáno. Na základě dat a vzniklých chlorovaných látek byl navržen mechanismus, kterým může docházet ke snížení účinnosti a byly vyvozeny závěry pro kvalitu vstupního materiálu, který musí obsahovat minimum zmiňovaných polymerů. Dále bylo například zjištěno, že lze krokovou pyrolýzou částečně odstranit kromě sledovaného chlóru, také řada další heteroatomů, zejména v podobě kyslíkatých látek.

Druhá část článku se věnuje uplatnění chemických činidel v druhém stupni pyrolýzy před kondenzačním stupněm. Bylo zjištěno, že v porovnání s pyrolýzou čistých polymerů, také v tomto případě docházelo ke snížení účinnosti jinak efektivních dechloračních činidel, jako je např. obyčejné hašené vápno. Je to pravděpodobně dáno vyšší tvorbou stabilních chlorovaných látek, což zvyšuje nároky na dechlorační činidla. Nejvyšší účinnosti (95%) a nejnižšího obsahu chlóru (12,2 ± 1,2 ppm) bylo dosaženo kombinací β-zeolitu a hydrotalcitu v poměru 1:1. Synergický účinek obou činidel byl také zohledněn v navrženém mechanismu. Na závěr lze konstatovat, že vzhledem k uvažovanému přídavku kapaliny do současných rafinérských proudů, je dosažená míra dechlorace dostačující.

Odkaz na článek:

Jan Snow, Jaromír Lederer, Pavel Kuráň,  Petr Koutník. “Dechlorination During Pyrolysis of Plastics: Effect of Municipal Plastic Waste Composition.” Fuel Processing Technology 248 (2023/09/01/ 2023): 107823. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2023.107823. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378382023001716

Archiv ostatních publikovaných článků naleznete zde