Poznańska: Czy możemy zamienić plastikowe odpady w energię elektryczną?
W krajach Unii Europejskiej już podejmuje się działania mające na celu zmniejszenie ilości odpadów plastikowych, ale co dzieje się z odpadami, które pozostają pomimo wszelkich starań? Jak można zwiększyć wskaźniki recyklingu tworzyw sztucznych? – zastanawia się Gabriela Poznańska, finalistka II edycji programu grantowego SOFIA.
- Recykling chemiczny stanowi bardzo skuteczne rozwiązanie problemu mieszanych i niskiej jakości odpadów plastikowych. Piroliza umożliwia przekształcenie odpadów z tworzyw sztucznych w użyteczne formy energii i chemikalia.
- Przekształcanie termochemiczne odpadów z tworzyw sztucznych w procesie pirolizy ma wyraźną przewagę nad spalaniem pod względem śladu węglowego, wskaźników recyklingu tworzyw sztucznych i wydajności.
- Produktem końcowym procesu pirolizy jest gaz pirolityczny, którego potencjał energetyczny można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej.
Recykling odpadów z tworzyw sztucznych
W krajach UE już podejmuje się działania mające na celu zmniejszenie ilości odpadów plastikowych, ale co dzieje się z odpadami, które pozostają pomimo wszelkich starań? Jak można zwiększyć wskaźniki recyklingu tworzyw sztucznych?
Najbardziej przyjazną dla środowiska metodą zagospodarowania odpadów plastikowych jest recykling mechaniczny. Jednak ma on swoje ograniczenia. Zanieczyszczenia, różnice między gatunkami poliolefin, jak również wypełniacze, które znajdują się w tworzywach oraz opakowaniach wielowarstwowych, stanowią techniczne wyzwania dla recyklingu mechanicznego. Ponadto, wielokrotne odzyskiwanie tworzyw poprzez recykling mechaniczny pogarsza znacznie ich właściwości fizyczne, prowadząc do nadmiernego downcyclingu, z którego otrzymuje się produkty o niższej jakości i innych parametrach niż produkty pierwotne.
Wskaźniki recyklingu odpadów z tworzyw sztucznych, zwłaszcza tych niejednorodnych i zmieszanych, można zwiększyć poprzez recykling chemiczny zwany także surowcowym. W recyklingu chemicznym zostaje zmieniona struktura chemiczna polimeru w produkty małocząsteczkowe, będące podstawowym budulcem polimerów. Metody recyklingu chemicznego obejmują cztery najważniejsze procesy: zgazowanie, piroliza, chemoliza i hydrokraking.
Czym jest piroliza?
Piroliza jest procesem rozkładu materiałów polimerowych poprzez poddanie ich działaniu wysokiej temperatury bez dostępu tlenu i innych czynników utleniających. Jest to proces wykorzystujący ciepło i ciśnienie do rozbicia długołańcuchowych cząsteczek polimeru na mniejsze, mniej złożone cząsteczki. Piroliza umożliwia termiczne przetwarzanie zmieszanych odpadów z tworzyw sztucznych w wartościowe surowce.
Podczas procesu pirolizy odpady z tworzyw sztucznych przekształcane są w produkty o wartości dodanej – gaz, olej, wosk i karbonizat, które można wykorzystać jako surowce do dalszej produkcji chemikaliów i paliw. Początkowo badania nad pirolizą odpadowych tworzyw sztucznych koncentrowały się przede wszystkim na poprawie wydajności i jakości olejów pirolitycznych, głównie złożonych z węglowodorów C8-C16.
Olej pirolityczny, który spełnia wymagane specyfikacje jakościowe, może być bezpośrednio stosowany w krakerze parowym do otrzymywania bardziej wartościowych produktów, np. lekkich olefin. Takim produktem jest etylen, który znajduje się na początku łańcucha wartości jako monomer przy produkcji polietylenu.
Ten sposób konwersji odpadowych tworzyw sztucznych na monomery prowadzi do oszczędzania naturalnych zasobów kopalnych i wpływa na zrównoważony rozwój.
Gaz pirolityczny jako nośnik energii elektrycznej
W ostatnich latach ze względu na rosnące zapotrzebowanie, spore zainteresowanie wzbudził gazy pirolityczny uzyskany w procesie pirolizy, który po odpowiednim oczyszczeniu i określeniu stopnia czystości może być przekształcony w energię elektryczną.
Tworzywa sztuczne zbudowane są głównie z węgla i wodoru, a więc w procesie pirolizy wytwarzane są gazy węglowodorowe. Metan, etan, etylen, propan, propylen, n-butan, lub n-pentan są głównymi produktami gazowymi w procesie pirolizy odpadowych tworzyw sztucznych. W procesie występują również stałe gazy, takie jak wodór. Wysokie temperatury sprzyjają wytworzeniu lekkich gazów o dużej zawartości propylenu i wysokiej wartości opałowej.
Gaz pirolityczny wykorzystywany jest do wytworzenia prawie całej energii, która potrzebna jest do napędzenia procesu pirolizy. Ma on również ogromny potencjał do zastosowania w ogniwach paliwowych.
Recykling z korzyścią dla środowiska i energetyki
Recykling chemiczny wpisuje się wprost w model gospodarki o obiegu zamkniętym, który zakłada, że odpad powstały w jednym procesie produkcyjnym jest surowcem w innym procesie. Wpływa to na ograniczenie zużycia zasobów naturalnych, a uzyskane materiały można wykorzystywać i przekształcać w nowe produkty. Gospodarka o obiegu zamkniętym wpisuje się również w ideę Europejskiego Zielonego Ładu (Green Deal) i osiągnięcia neutralności klimatycznej do 2050 roku.
Recykling chemiczny stanowi bardzo skuteczne rozwiązanie problemu mieszanych i niskiej jakości odpadów plastikowych. Piroliza umożliwia przekształcenie odpadów z tworzyw sztucznych w użyteczne formy energii i chemikalia. Odzysk energii poprzez pirolizę odpadów z tworzyw sztucznych jest najbardziej wydajnym i zrównoważonym sposobem spośród istniejących metod recyklingu chemicznego. Przekształcanie termochemiczne odpadów z tworzyw sztucznych w procesie pirolizy ma wyraźną przewagę nad spalaniem pod względem śladu węglowego, wskaźników recyklingu tworzyw sztucznych i wydajności.
Produktem końcowym procesu pirolizy jest gaz pirolityczny, którego potencjał energetyczny można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej. Przekształcenie energii zawartej w odpadach w energię elektryczną zamyka obieg gospodarki cyrkularnej.
Orlen weźmie udział w recyklingowym projekcie gospodarki obiegu zamkniętego
