Termochemická Recyklace Plastů: Proces Pyrolýzy a Jeho Význam

Na světě se dnes vyrábí téměř 400 milionů tun plastů, a z toho více než jedna třetina je určena k jednorázové spotřebě, zejména ve formě obalů. Většina plastů se dnes vyrábí z fosilních, a tedy neobnovitelných zdrojů. Recyklací plastů v cirkulární smyčce se tak snižuje uhlíková stopa jeho výroby a využití.

Termochemická recyklace plastů je proces, při kterém se plastový odpad mění na kapalné a plynné uhlovodíky a jeho výsledným produktem je pyrolýzní olej, využívaný dále pro petrochemickou výrobu. Proces tepelného rozkladu se také nazývá termochemickou depolymerizací nebo pyrolýzou.

Co je Pyrolýza?

Pyrolýza je termický proces, který působením tepla rozkládá organické látky bez přístupu kyslíku. Jedná se o fyzikálně-chemický děj, řadící se mezi technologie, které působí na odpad teplotou, která přesahuje mez jeho chemické stability.

Cílem pyrolýzy je zpracování cenného odpadu zpět na materiál využitelný k původnímu účelu - výrobě obalů, součástek strojů apod. Přeměna odpadních polymerů na pyrolýzní olej je prvním důležitým krokem v tomto procesu, po němž následuje jeho zpracování na monomery a následně plasty zavedenými chemickými procesy.

Průběh Pyrolýzy

Pyrolýza odpadního plastu probíhá tak, že se plasty upraví na menší vločky, které se stlačí a bez přístupu vzduchu vstupují do termochemické jednotky. V ní se plast zahřeje na teplotu mezi 300 až 500 stupni Celsia, při které dochází k chemickým procesům vedoucím k tepelnému rozkladu plastu na uhlovodíky. Tímto postupem, který se děje bez přístupu vzduchu, vzniká pyrolýzní plyn. Ten se kondenzací přemění na pyrolýzní olej, plyn a pevný zbytek.

Čtěte také: Jak recyklovat starý šicí stroj

Z pohledu recyklace plastů je nejdůležitější pyrolýzní olej, na který se přemění až 90 % vloženého plastového odpadu. Dalším produktem termochemické recyklace je plyn, který je možné použít k výrobě energie, využitelné například právě na provoz pyrolýzní jednotky.

Výhody Zpracování Pyrolýzou

• Na rozdíl od mechanické recyklace dokáže metoda termochemické recyklace zpracovat i směsi odpadních plastů.
• Kompozitní materiály, které by za běžných podmínek skončily na skládce nebo ve spalovně, mohou být recyklovány právě termochemicky.
• Význam termochemické recyklace spočívá zejména v enviromentální rovině, protože tvoří ekologickou alternativu k metodám běžného spalování a neefektivnímu skládkování.
• Termochemická recyklace je málo citlivá na znečištění vstupního plastu organickými i anorganickými látkami (typicky zbytky jídla, barev, vícedruhové obaly s nalepenou papírovou etiketou, ale i kovy nebo další látky).
• Celý proces termochemické recyklace plastů probíhá bez přístupu vzduchu, a tedy v uzavřeném prostředí, tak jako většina procesů v chemickém průmyslu. Na rozdíl od spalování plastů tak nedochází k uvolňování škodlivin do ovzduší.

Výzvy a Omezení Termochemické Recyklace

Některé příměsi odpadního plastu však problémy přináší, protože mohou snižovat kvalitu výsledného produktu nebo zvýšit energetické i finanční nároky na provoz kvůli nutnosti jejich odstranění. Jsou jimi například PVC, který kromě molekul uhlíku a vodíku obsahuje i chlor, nebo PET, obsahující 30 % kyslíku.

Suroviny pro Výrobu Získané Recyklací

Produkce plastů neustále roste. Fenoménem zejména poslední doby je však nedostatek materiálu. Otázka recyklace tak ještě více nabývá na významu. Evropa však zdaleka nedisponuje potřebnou mírou recyklačních kapacit.

„Termochemická recyklace plastového odpadu je uznávanou terciární, nebo recyklační cestou suroviny, při které se plastové odpadní materiály zpracovávají zpět na výrobu základních petrochemikálií, které lze použít jako surovinu pro výrobu primárního plastu, nebo rafinovaných paliv,“ vysvětluje RNDr. Radek Hořeňovský, předseda klastru WASTen.

Šance pro Komunální Odpad

Ačkoli mechanická recyklace vysoce převyšuje ostatní používané recyklační metody, nedokáže si efektivně poradit s plastovým komunálním odpadem. Problematická je různorodost použitých materiálů i omezení při opakované recyklaci u většiny plastů. Pro chemickou recyklaci tyto aspekty nepředstavují problém.

Čtěte také: Zodpovědný přístup k recyklaci kávových kapslí

Polyethylen ve všech formách (HDPE, LDPE, LLDPE) je hlavní složkou plastového komunálního odpadu. Vedle majoritní kapalné frakce po termochemické recyklaci plastů je jejím vedlejším produktem frakce plynná, tedy směs plynů.

„Získaná kapalná frakce má velký potenciál recyklovat zpět do petrochemického průmyslu jako surovina pro výrobu nových plastů, nebo výrobu rafinovaných paliv,“ dodává Radek Hořeňovský.

Výtěžky a vlastnosti konečného kapalného produktu termochemické recyklace závisí na složení plastového odpadu. Požadovaných vlastností konečných produktů lze dosáhnout odpovídajícím smícháním plastových odpadů. Není to však někdy dosažitelné technicky, nebo i ekonomicky. Sofistikované technické řešení současných technologií termochemické recyklace však umožňuje zpracovat široké spektrum odpadních plastů ve směsi a výsledkem je kapalný produkt stabilní požadované kvality.

Termochemická Recyklace: Efektivita vs. Mechanická Recyklace

V Evropě je v současné době recyklováno přibližně asi jen 10 % plastového odpadu, a to většinou mechanickou recyklací. Metody termochemické recyklace by mohly podíl recyklace odpadních plastů významně zvýšit.

Plastic Europe uvádí míru recyklace plastu v Evropě 26,9 % za rok 2022. V roce 2020 byla ale míra recyklace téměř 35 %. U recyklace této komodity je tedy velký potenciál ke zlepšení, jelikož meziročně významně klesá a její hodnota je nižší než u ostatních komodit jako je například papír a lepenka, sklo, nebo třeba kov.

Čtěte také: Výzvy v recyklaci tvrzených plastů

Pokud se však podíváme na míru recyklace konkrétně plastových obalů v České republice za rok 2023, zvýšila se na 49 % oproti původním 46 % za rok 2022, u nápojových kartonů to bylo 37 %.

Recyklaci plastů lze rozdělit na 4 typy. Prvním typem je mechanická recyklace, druhým je chemická, následuje tzv.

Mechanická Recyklace

Mechanická recyklace je nejčastěji používaným postupem při recyklaci plastu. Po vhození plastového odpadu do žlutého kontejneru putuje plastový odpad na třídící linku, kde dochází k dotřídění od hrubých nečistot. Dochází také k rozdělení plastů dle druhů jako jsou PET lahve, fólie, duté plasty, také polystyren nebo třeba směsný plast. U PET lahví dochází také k rozdělení dle barev. Následně jsou plasty rozdrceny na malé kusy a poté jsou promyty s cílem odstranit nečistoty a kontaminanty. Dále jsou osušeny a připraveny k tavení pomocí zahřívání. Z nataveného materiálu pak vznikají dlouhá vlákna, která jsou nasekána na granule. V tento moment vzniká tzv. regranulát, který se dále využívá při výrobě dalších produktů, jako je například sportovní oblečení, spacáky, lavičky a další.

Vzniklý regranulát bohužel nelze použít na většinu výrobků, které by následně přišly do styku s potravinami. Výjimkou jsou pouze PET lahve, u kterých jsou však nastaveny přísné vstupní parametry s důrazem na vysokou míru čistoty vstupního materiálu. V tomto případě se pak jedná o tzv.

Pyrolýza jako Metoda Chemické Recyklace

Další možností recyklace plastů je pyrolýza. Jedná se fyzikálně chemický děj v rámci termického procesu, který za pomocí vysokých teplot rozkládá organické látky bez přístupu kyslíku.

Výsledným produktem tohoto procesu je plyn (využitelný v kogeneračních jednotkách na výrobu elektřiny a tepla), kapalina (pyrolýzní olej používaný v chemickém průmyslu nebo v rafinériích pro výrobu nafty) a tuhý zbytek (využívaný v průmyslu). Pyrolýza je vhodná pro plastové materiály, které běžné recyklační metody nedokáží zpracovat, například směsné nebo kontaminované plasty. Tento proces přispívá ke snižování objemu plastového odpadu, který by jinak skončil na skládkách nebo ve spalovnách. Při procesu pyrolýzy plastů, neboli chemické recyklace, vzniká olej, plyn a vosk. Pro vedlejší produkt na bázi uhlíku ovšem neexistuje využití.

Společnosti a Technologie v Termochemické Recyklaci

Společnost ENRESS byla založena v roce 2013. Termochemickou recyklací ekologicky likvidujeme a využíváme plastový a další odpad, pro který je mechanická recyklace málo efektivní nebo ji nelze použít vůbec. V posledních letech společnost ENRESS vyvinula a dnes poskytuje sofistikovanou technologii ENRESS TDU2000®. Tato technologie umožňuje efektivní a ekologicky čistý způsob termochemické recyklace a tím efektivní využití nejen plastových odpadů, ale i dalších syntetických organických materiálů, jako jsou guma, pneumatiky, odpadní oleje, odpady ze zdravotnictví a další.

Pro likvidaci odpadu, jeho recyklaci, nebo pro využití termochemicky zpracovaného odpadu na elektrickou energii, výrobu tepla, chladu nebo jako příměsi do paliva, jsme technologii TDU2000® připraveni dodat v zařízeních, které nabízíme v několika výkonnostních verzích. Naše zařízení jsou určena pro efektivní a stabilní provoz s maximálním důrazem na jeho bezpečnost, ekologičnost, spolehlivost a dlouhou životnost a mohou být zároveň zcela nezávislá na externím zdroji energie.

Česká společnost Green Future jako první na světě představila funkční komerční jednotku na termochemickou recyklaci plastů. Tato technologie zvládne zpracovat veškerý obsah „žluté popelnice“ a může být světovým řešením recyklace plastů, které dnes z velké části končí ve spalovnách.

Technologie společnosti Green Future je první funkční jednotkou na termochemickou recyklaci plastů připravenou na komerční použití. Zakladatel Green Future Michal Pivrnec se spojil s českými vědci ze společnosti Enress a společnými silami se jim podařilo dokončit dlouholetý vývoj první komerčně využitelné jednotky na termochemickou recyklaci plastů na světě.

Jejich revoluční technologie zvládne zrecyklovat až 90 % vstupního plastu. Zbytek se z 5 % změní na inertní uhlíkatý zbytek použitelný v gumárenství nebo zemědělství a z dalších 5 % na energetický plyn.

První funkční jednotka na termochemickou recyklaci stojí ve Dvorcích u Bruntálu a v současné době se připravuje na přechod z vědeckého na komerční provoz. Green Future se totiž daří získávat potřebná povolení pro provoz a v současné době běží schvalovací řízení. Komerční provoz by tak měl začít do konce roku.

Green Future chce od obcí a měst tento odpad odebírat zdarma a zobchodovat až finální produkt v podobě pyrolýzního oleje. „Z plastového odpadu dokážeme jako jediní vyrobit pyrolýzní olej tak kvalitní, že je ho možné bez dalších úprav použít na výrobu plastů. Takto kvalitní látka má na trhu vysokou cenu. Za den provozu jedna jednotka vyrobí až 15,3 tuny pyrolýzního oleje fungujícího jako zelená náhrada ropy, 0,85 tuny energetického plynu a 0,85 tuny uhlíkatého zbytku.

Do konce roku by měla v Česku začít vznikat další dvě recyklační centra. Jedno v Ústeckém a druhé ve Středočeském kraji s celkovou kapacitou zpracování 22 000 tun plastů ročně. Green Future zároveň hledá partnery, kteří mají zájem o vybudování vlastních recyklačních center.

Plány Green Future ale nekončí v Česku a okolních zemích: „Počítáme s tím, že v první fázi rozšiřování technologie do Evropy se staneme tvůrcem evropského trhu. Do pěti let bychom chtěli po celé Evropě postavit 120 termochemických jednotek, které zvládnou zpracovat 700 000 tun plastů. To představuje 1,5 % celého evropského trhu recyklace plastů.

Nová Metoda Amerických Vědců: Využití Plastového Odpadu k Vázání Emisí Oxidu Uhličitého

Američtí vědci přišli s novou metodou, kterou lze plastový odpad využít k vázání emisí oxidu uhličitého. Řeší dva problémy najednou.

Vědci z americké Rice University vyvinuli novou metodu, která chemicky přeměňuje odpadní plasty na účinný sorbent oxidu uhličitého pro průmyslové účely. Metodu popsali v nové studii, která byla publikována v časopise Americké chemické společnosti ACS Nano.

Chemik James Tour a jeho kolegové Wala Algozeeb, Paul Savas a Zhe Yuan uvádějí, že zahříváním plastového odpadu v přítomnosti octanu draselného vznikají částice s póry v rozsahu nanometrů, které zachycují molekuly oxidu uhličitého. Podle výzkumného týmu je lze použít k odstranění CO2 ze spalin.

„Tento materiál vyrobený z plastového odpadu se může nainstalovat do bodových zdrojů emisí CO2, například do komínů elektráren, což umožní zachytit obrovské množství oxidu uhličitého, který by se za normálních okolností rozplynul v atmosféře,“ vysvětluje James Tour. Metoda pomáhá řešit dva problémy najednou: plastový odpad i emise CO2.

Při pyrolýze plastů za přítomnosti octanu draselného se tvoří porézní částice, které při pokojové teplotě dokážou zadržet CO2 v množství až 18 % jejich vlastní hmotnosti.

Další výhodou metody je, že za přítomnosti octanu draselného produkce sorbentu CO2 funguje i s odpadními polymery s nízkým obsahem fixního uhlíku, například s polypropylenem a polyethylenem s vysokou a nízkou hustotou, které jsou hlavními složkami komunálního odpadu.

Chemická Recyklace a Nové Povinné Limity Recyklátu

Průmysl, kterého se nejvíce dotknou nová pravidla pro obaly a obalové odpady intenzivně řeší, jak a kdy bude umožněno používat recyklát z pokročilého typu recyklace tzv. chemické recyklace.

Podle návrhu revize směrnice o obalech a obalových odpadech musí výrobci od roku 2030 zajistit ve svých plastových obalech minimálně 25 % recyklátu u obalů citlivých na kontakt, u jednorázových plastových nápojových lahví alespoň 50 % a u ostatních plastových obalů 45 % a více.

Chemickou recyklací se nyní označují tyto základní typy technologií: pyrolýza, plazmové zplyňování a chemo-termická depolymerace. U pyrolýzy je výsledným produktem převážně pyrolýzní olej, u zplyňování je to primárně syntézní plyn, a z těchto dvou produktů jsou dále vyráběny nové plasty. Pyrolýza a plazmové zplyňování umí zpracovat i více druhové plasty, depolymerace převážně jedno druhové.

Pro dosáhnutí nových cílů recyklace a zejména pokrytí zvýšeného objemu požadovaného povinného recyklátu v plastových obalech, speciálně v obalech citlivých na kontakt, je nutné využívat chemickou recyklaci, bez ní není možné legislativní cíle splnit.

Společnosti ze sektoru oběhového hospodářství a petrochemického průmyslu ale navrhují jiný, vhodnější postup pro započítávání recyklátu z pyrolýzy.

tags: #termochemická #recyklace #pyrolýza #proces

Oblíbené příspěvky:

• Beton z kameninového recyklátu: Návod
• Průvodce výběrem odpadkového koše
• Dopad skládky na životní prostředí v Revnicích
• Mořský ekosystém v ohrožení
• Programy pro školy v ekologickém zemědělství