Negli impianti commerciali di conversione della plastica in olio, il PET e il PVC sono esclusi dalla materia prima per la pirolisi al fine di garantire la sicurezza del processo e la redditività economica. La pirolisi del PET produce una resa di olio estremamente bassa, generando un eccesso di residui carboniosi e acido benzoico che causano l'intasamento del reattore. La pirolisi del PVC rilascia gas di cloruro di idrogeno (HCl) altamente corrosivo, che provoca rapidi danni alle apparecchiature ed emissioni tossiche di diossine. Di conseguenza, il PET e il PVC sono fondamentalmente incompatibili con la pirolisi standard delle plastiche. Comprendere questi limiti è essenziale per gli operatori del settore del riciclo al fine di salvaguardare le infrastrutture di pirolisi.
Perché il PET non viene utilizzato per la pirolisi e la produzione di olio?
Il polietilene tereftalato (PET) non è adatto alla pirolisi standard a causa dei suoi legami esterei ricchi di ossigeno e degli anelli benzenici aromatici. La pirolisi del PET ha una bassa resa di olio, inferiore al 35%, e genera sottoprodotti solidi come l'acido tereftalico e l'acido benzoico. Questi composti cristallizzano rapidamente nelle zone di raffreddamento, ostruendo le condotte e creando pericolosi rischi di sovrapressione.
Soglie per le materie prime da pirolisi: PET ≤ 5% in peso
Gravi ostruzioni delle apparecchiature (Causa principale)
La pirolisi del PET genera vapore di acido tereftalico (TPA), che si desublima e cristallizza rapidamente in polvere solida una volta entrato nel sistema di condensazione. Contemporaneamente, la pirolisi del PET produce catrame oligomerico ad alta viscosità. Queste sostanze si mescolano e aderiscono alle pareti delle condotte, alle valvole e ai condensatori, causando gravi ostruzioni meccaniche e rischi per la sicurezza dovuti alla sovrapressione.
Resa/qualità deludenti e scarsa redditività economica
La resa dell'olio di pirolisi del PET è in genere inferiore al 30%. Inoltre, poiché il PET ha intrinsecamente un elevato contenuto di ossigeno, l'olio risultante è fortemente contaminato da composti ossigenati. Ciò comporta un basso potere calorifico, un'elevata acidità (corrosiva), un'elevata viscosità e una scarsa fluidità. Di conseguenza, questo olio di bassa qualità non ha un mercato commerciale redditizio.
Prodotti tossici
Le molecole di PET contengono strutture ad anello benzenico. Durante la pirolisi, si producono sostanze tossiche e pericolose, principalmente idrocarburi policiclici aromatici (IPA), benzene e toluene. Questi composti sono tossici, cancerogeni o mutageni e sono soggetti a rigidi controlli normativi nella maggior parte delle giurisdizioni.
Corrosione accelerata delle apparecchiature
Sebbene non sia corrosivo quanto il PVC (che rilascia acido cloridrico, HCl), gli acidi organici generati dalla pirolisi del PET sono molto più corrosivi per attrezzatura di pirolisi di plastica rispetto alla pirolisi di PE, PP o PS. Nel tempo, questa corrosione acida assottiglia il guscio del reattore, riducendo significativamente la durata di servizio dell'apparecchiatura.
Perché il PVC non viene utilizzato nella pirolisi per la produzione di petrolio?
Il PVC (cloruro di polivinile) è severamente vietato nella pirolisi convenzionale delle materie plastiche, poiché contiene il 57% di cloro in peso. Ad alte temperature, il PVC si decompone rilasciando grandi quantità di acido cloridrico (HCl), un gas altamente corrosivo e tossico. Pertanto, la pirolisi del PVC comporta gravi rischi per la salute del personale, causa una forte corrosione dei reattori e porta a scarsi benefici economici.
Soglie per le materie prime da pirolisi: PVC ≤ 1% in peso (idealmente 0%)
Rilascio di gas tossici (Causa principale)
Il PVC contiene circa il 57% di cloro in peso. Durante la pirolisi, il PVC rilascia enormi quantità di gas HCl. L'HCl è altamente tossico, irritante per l'apparato respiratorio umano ed estremamente pericoloso per gli operatori degli impianti in caso di perdite. Se l'HCl non viene trattato adeguatamente, la presenza di tracce di ossigeno e la catalisi metallica negli impianti industriali possono favorire la formazione di diossine e furani cancerogeni. Ciò aumenta drasticamente i rischi ambientali.
Grave corrosione delle apparecchiature (causa principale)
A temperature comprese tra 200 °C e 300 °C, la pirolisi del PVC rilascia una grande quantità di gas cloruro di idrogeno (HCl). Questo gas reagisce con tracce di umidità formando acido cloridrico. L'acido cloridrico corrode aggressivamente l'acciaio al carbonio standard e persino molti tipi di acciaio inossidabile, provocando una grave corrosione per vaiolatura nei reattori di pirolisi, nei sistemi di condensazione e nelle condotte. Ciò può comportare ingenti perdite finanziarie per gli investitori.
Bassa produzione di petrolio e scarsa redditività economica
Dal punto di vista commerciale, l'obiettivo della pirolisi della plastica è solitamente quello di massimizzare la produzione di olio combustibile liquido di alta qualità. Il PVC fallisce miseramente in questo intento. Invece di decomporsi in idrocarburi liquidi, la struttura carboniosa del PVC si reticola per lo più formando un residuo carbonioso solido e pesante e grandi quantità del già citato gas HCl. La resa effettiva di olio liquido utile è incredibilmente bassa (circa il 20%).
Contaminazione dei processi di raffinazione a valle
L'olio di pirolisi ottenuto dal PVC è fortemente contaminato da cloruri organici, con un contenuto di cloro che supera di gran lunga i parametri di riferimento del settore (generalmente limitati a livelli di poche ppm). Se lavorati nelle raffinerie a valle, i cloruri e le impurità residue avveleneranno e disattiveranno rapidamente i catalizzatori a base di metalli nobili di alto valore, causando ingenti perdite economiche.
Guida rapida: Analisi di compatibilità della pirolisi tra PVC e PET
La seguente matrice strutturata illustra i diversi comportamenti chimici e i rischi operativi del PVC e del PET rispetto alle materie prime ideali per la pirolisi:
| Categoria | PET | PVC | Polipropilene / PE (Materia prima ideale) |
|---|---|---|---|
| Applicazioni comuni | bottiglie per bevande, contenitori per alimenti, fibre di poliestere per abbigliamento | Tubi da costruzione, pelle sintetica, tubi medicali, guaine per cavi | Pellicola di plastica, casse industriali, sacchetti per imballaggio |
| Composizione chimica | Alto contenuto di ossigeno (O) e anelli benzenici stabili | Elevato contenuto di cloro (Cl) (~57% in peso) | Struttura di idrocarburi puri |
| Impatto della pirolisi |
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Pirolisi graduale per ottenere olio di pirolisi di alta qualità; resa in olio fino all'80%. |
| Soglie per le materie prime di pirolisi | ≤ 5% in peso | ≤ 1% in peso (idealmente 0%) | / |
| Percorso di riciclaggio consigliato |
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Riciclo meccanico | pirolisi standard |
Riepilogo per gli operatori industriali
La pirolisi della plastica è una tecnologia all'avanguardia per deviare i rifiuti plastici dalle discariche e trasformarli in preziose materie prime energetiche o chimiche. Tuttavia, tentare di processare PVC o PET con un impianto standard è destinato al fallimento. Escludendo questi due materiali e concentrando la catena di approvvigionamento su PP, PE e PS puliti e separati alla fonte, si garantiscono emissioni pulite, si prolunga la durata utile dei macchinari e si ottimizza la produzione di olio dell'impianto.
