روغن پیرولیز از ضایعات پلاستیکی

مروری بر روغن پیرولیز شده از ضایعات پلاستیکی

نرخ فعلی رشد اقتصادی بدون صرفه جویی در انرژی های فسیلی مانند نفت خام، گاز طبیعی یا زغال سنگ ناپایدار است. پلاستیک به بخشی جدایی ناپذیری از زندگی روزمره ما تبدیل شده است و اثرات خطرناکی بر حیات وحش و جمعیت انسانی دارد. حدود 380 میلیون تن پلاستیک در سراسر جهان تولید می شود. تبدیل زباله های پلاستیکی به سوخت موجب کاهش مشکلات بزرگ زیست محیطی و اقتصادی می شود. فرایند پیرولیز به گزینه ای از فناوری انرژی پسماند اتلاف باهدف جایگزینی سوخت فسیلی تبدیل می شود. یکی از مزیت های اصلی فرایند پیرولیز پتانسیل آن در دسته بندی پلاستیک های طبقه بندی نشده و کثیف است. این مطالعه به بررسی روغن پیرولیز شده از زباله های پلاستیکی به عنوان روغن پیرولیز پلاستیکی می پردازد که می تواند با نرخ های ارزان تری درمقایسه با نمونه های موجود در بازار مانند گازوئیل به بازار عرضه شود.

آلودگی پلاستیک زمین، آبراه ها و اقیانوس ها را به طور فزاینده ای تحت تاثیر قرار داده و مشکلات زیست محیطی را در مقیاس گسترده ایجاد می کند که نیاز به پاسخ فوری دارند. کشورها به دنبال راه حل هایی هستند تا با تبدیل زباله به یک منبع ارزشمند از ایده مدیریت پسماند حلقه بسته حمایت کنند. پلاستیک نقش مهمی در زندگی روزمره ما دارد. پلاستیک ها مواد مصنوعی یا نیمه مصنوعی هستند که پلیمرها جزء اصلی آنها به شمار می روند. آنها را همچنین می توان با کمک حرارت به هر شکلی قالب زد. طبقه بندی اصلی پلاستیک ها عبارتند از: پلی اتیلن سنگین (HDPE)، پلی اتیلن سبک (LDPE)، پلی استایرن، پلی پروپیلن وغیره. ساختار شیمیایی پلاستیک به گونه ای است که در برابر تجزیه پذیری مقاوم است. باتوجه به مطالعات انجام شده از سال 1950 تاکنون یک میلیارد تن زباله پلاستیکی دور ریخته شده است. از آنجایی که پلاستیک غیرقابل تجزیه است، باید به دنبال روش های جایگزینی برای دفع آن باشیم. پیرولیز فرایند تجزیه حرارتی مواد در دمای بالا بدون حضور اکسیژن است. با این روش، پلاستیک را می توان به انرژی تبدیل کرد. محصول به دست آمده از این فرایند پیرولیز به شکل مایع، جامد و گاز است. فناوری تبدیل زباله به انرژی باهدف پردازش مواد بالقوۀ موجود در زباله های پلاستیکی، زیست توده و تایر لاستیکی به روغن مورد بررسی قرار گرفته است. فرایند پیرولیز به گزینه ای از فناوری تبدیل زباله به انرژی به منظور جایگزینی سوخت فسیلی تبدیل خواهد شد. یافته های علمی نشان می دهد که پیرولیز برخلاف روش سوزاندن زباله، یک فرایند غیرسمی یا بدون انتشار مواد مضر برای محیط زیست است. استراتژی مناسب مدیریت پسماند یکی از جنبه های مهم توسعه پایدار با ظهور مسئلۀ تولید زباله در هر شهر مطرح است.

چرا فرایند پیرولیز مناسب است؟

مطالعه انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) توسط فرایند پیرولیز با سایر فرایندها نشان داد:

- انتشار گازها از تولید سایر مواد خام (به استثنای جریان ضایعات پلاستیک) حاوی 13 کیلوگرم CO₂ است. درمورد پیرولیز، این موارد به دلیل هیدروژنی است که در فرایند مصرف می شود.

- انتشار گازها از سوزاندن گازهای پیرولیز، بقایای تقطیر و 3 درصد از محصول دیزل تولید شده شامل 56 کیلوگرم CO₂ می شود.

- انتشار گازها از تمام عناصر حمل و نقل (محصولات و زباله) شامل 197 کیلوگرم CO₂ است.

- انتشار گازهای حاصل از جابجایی و جایگزینی تولید دیزل فسیلی حاوی 426 کیلوگرم CO₂ است.

- به طور کلی، انتشار خالص برای پیرولیز تجزیه تنها شامل 160 کیلوگرم CO₂ است.

بررسی آزمایش انجام شده بر روی روغن پیرولیز شده

مشخصات فیزیکی ممکن است مانند مایع چسبناک با رنگ زرد مایل به تیره با بوی ناخوشایند باشد. اشتعال پذیری آن بسیار بالا است و بدون هیچ گونه پسماندی ذوب می شود. باتوجه به این مطالعات می توان نتیجه گرفت که وزن خالص این سوخت پلاستیکی بیشتر از بنزین و کمتر از دیزل خواهد بود. علاوه براین، همانطور که در جدول زیر هم آمده است، چگالی سوخت پلاستیکی بیشتر از بنزین و کمتر از گازوئیل است.

جدول 1:

باتوجه به شکل زیر، از آنجایی که ادعا می شود ویسکوزیته سینماتیکی و ویسکوزیته دینامیکی این سوخت پلاستیکی بیشتر از بنزین و کمتر از گازوئیل است؛ پس باید به بنزین استاندارد احترام گذاشت.

شکل 1:

شکل زیر نشان می دهد که میزان گوگرد در سوخت پلاستیک ممکن است تقریبا معادل گازوئیل و بیشتر از بنزین باشد و در سوخت پلاستیکی پسماند کربن وجود ندارد.

شکل 2:

همانطور که در شکل زیر آمده است، نقطه اشتعال و فلش پوینت سوخت پلاستیکی بیشتر از بنزین و کمتر از گازوئیل است.

شکل 3:

از شکل زیر می توان نتیجه گرفت که ارزش حرارتی ناخالص سوخت پلاستیک کمتر از بنزین و بیشتر از گازوئیل است.

شکل 4:

فرایند پیرولیز ابزاری کارآمد، تمیز و بسیار موثر برای حذف زباله های پلاستیکی است که ما در چند دهه گذشته پشت سر گذاشته ایم. این فرایند که تبدیل ضایعات پلاستیکی به سوخت است دو محدودیت مهم دارد: نیاز به حجم زیادی زباله پلاستیکی و کمبود سوخت. بنابراین به حل مشکل دفع زباله های پلاستیکی، استخراج سوخت های با ارزش بالا و کاهش آلودگی محیط زیست کمک می کند. با افزایش حجم زباله های پلاستیکی، سیستم مدیریت پسماند جامد باید راهکارهای بیشتری برای جمع آوری آنها به دست آورد. حدود 600 تا 750 میلی لیتر سوخت را می توان با پیرولیز 1 کیلوگرم پلاستیک به دست آورد. سوزاندن مستقیم 1 کیلوگرم پلاستیک در محیط باز حدود 3 کیلوگرم CO₂ تولید می کند درحالی که با تبدیل آن به سوخت ازطریق پیرولیز نه تنها می توان انتشار CO₂ را 80 درصد کاهش داد بلکه کاملا سازگار با محیط زیست است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روغن پیرولیز شدۀ خالص دارای خواص مشابه دیزل یا بنزین است. از این رو سوخت مناسبی برای موتور دیزل و بنزین خواهد بود. به طور کلی، می توان نتیجه گرفت که با پیرولیز حرارتی زباله های پلاستیکی می توان نفت کوره تولید کرد و معضل زباله را کاهش داد.