Źródło i wyłączenie odpowiedzialności: Dane techniczne zawarte w tym artykule zostały obiektywnie zestawione i dostosowane do raportu globalnego „Wytyczne dotyczące jakości surowca do pirolizy odpadów z tworzyw sztucznych” Opublikowane przez Alliance to End Plastic Waste (AEPW) i Eunomia Research & Consulting (sierpień 2022 r.). Niniejszy artykuł jest przeznaczony wyłącznie jako niekomercyjny materiał referencyjny o charakterze technicznym i źródło wiedzy branżowej dla globalnych partnerów w sektorze recyklingu chemicznego i nie może być wykorzystywany do celów odsprzedaży komercyjnej ani w celach zarobkowych. Czytelników gorąco zachęcamy do odwiedzenia oficjalnej strony internetowej. Strona raportu AEPW lub na stronie internetowej Strona raportu Eunomia aby uzyskać dostęp do pełnego tekstu oryginalnego raportu.
1. Dlaczego opracowano niniejsze wytyczne dotyczące surowców do pirolizy?
1.1 Kontekst globalny: Rozwój recyklingu chemicznego
Grupy interesariuszy, od producentów opakowań po agencje rządowe, są zainteresowane potencjałem zaawansowanego recyklingu, który wzbogaci recykling odpadów plastikowych o nowe wymiary, zwłaszcza w kontekście oczekiwań, że technologie te będą uzupełnieniem recyklingu mechanicznego. Spośród różnych metod recyklingu chemicznego, piroliza odgrywa wiodącą rolę w budowaniu zamkniętego obiegu tworzyw sztucznych. Poprzez depolimeryzację termiczną odpady z tworzyw sztucznych są przekształcane w naftę, która następnie może ponownie trafić do łańcucha produkcji tworzyw sztucznych.
1.2 Główne wyzwanie: brak jednolitych standardów dotyczących surowców
Gwałtowny rozwój sektora pirolizy obnażył fundamentalne wyzwanie branży: długotrwały brak ujednoliconych specyfikacji jakościowych dla surowców.
- Dla operatorów sortowni odpadów: Zakłady sortujące są przyzwyczajone do specyfikacji surowców do mechanicznego recyklingu tworzyw sztucznych. Brakuje im jasnych wytycznych dotyczących przygotowywania kwalifikowanego, mieszanego surowca do pirolizy.
- Dla dostawców sprzętu do pirolizy i operatorów instalacji: Niepewny skład surowca może powodować niepożądane skutki, w tym obniżenie wydajności procesu, obniżenie jakości wyjściowej i zużycie sprzętu, co zwiększa koszty.
1.3 Cel wytycznych
Aby rozwiązać te problemy, AEPW i Eunomia wspólnie opracowały niniejszy raport. Celem niniejszego badania jest wyjaśnienie wymagań dotyczących surowców do pirolizy oraz zaproponowanie wzorcowej specyfikacji surowców, która może posłużyć jako punkt wyjścia do dyskusji między operatorami pirolizy a dostawcami materiałów.
2. Specyfikacja surowca do pirolizy
| Główny skład | Minimalny próg/limit zanieczyszczenia | Wyjaśnienie potencjalnego wpływu i ograniczeń procesu |
|---|---|---|
| Treści dotyczące wychowania fizycznego i edukacji proaktywnej | ≥ 85% | Polietylen (PE) i polipropylen (PP) to główne pożądane surowce dla operatorów pirolizy. Niższa zawartość PE i PP w surowcu oznacza zazwyczaj wyższą obecność heteroatomów, takich jak tlen i azot. Wysoka zawartość heteroatomów może prowadzić do niższej wydajności i/lub konieczności hydrorafinacji po procesie w celu spełnienia wymagań odbiorczych, co ma implikacje ekonomiczne dla procesu. |
| Zawartość PVC / PVDC | ≤ 1% | Folie z polichlorku winylu (PCW) i polichlorku winylidenu (PVDC) wprowadzają do procesu pirolizy atomy chloru, co może powodować korozję sprzętu i jego trwałe do gotowego produktu węglowodorowego w postaci heteroatomów. Operatorzy pirolizy dysponują ograniczonymi, opłacalnymi sposobami usuwania PVC/PVDC lub omijania związanych z tym wyzwań. |
| Zawartość PET / EVOH / nylonu | ≤ 5% | Politereftalan etylenu (PET), alkohol etylowinylowy (EVOH) i nylon stanowią problematyczne zanieczyszczenia, ponieważ zawierają cząsteczki zawierające tlen i bardziej złożone struktury wodorowo-węglowe. Obecność atomów tlenu w surowcu powoduje powstawanie produktów utlenionych, co zmniejsza wydajność i negatywnie wpływa na jakość oleju pirolitycznego. Niektóre bardziej złożone struktury wodorowo-węglowe, takie jak nylon i PET, nie ulegają rozkładowi tak łatwo jak PE i PP, a niektóre produkty uboczne ich rozkładu będą stanowić zanieczyszczenia w produkcie końcowym. |
| Treść PS | ≤ 7% | Polistyren (PS) generalnie nie jest uważany za zanieczyszczenie o charakterze zakazanym. Niemniej jednak tolerancje poszczególnych operatorów dotyczące PS mogą się znacznie różnić. Niektórzy operatorzy określili bardzo luźne progi maksymalnej zawartości PS, podczas gdy inni wskazali progi bardziej rygorystyczne, które nadal mogą mieścić się w oczekiwanym zakresie występowania PS w strumieniach mieszanych tworzyw sztucznych. |
| Zawartość metalu / szkła / brudu / drobnych zanieczyszczeń | ≤ 7% | Ta rodzina zanieczyszczeń jest problematyczna z dwóch powodów. Po pierwsze, materiały te mają tendencję do ścierania i mogą poważnie uszkodzić sprzęt. Po drugie, są stosunkowo ciężkie, co zwiększa obciążenie kosztowe dla operatorów pirolizy – ponieważ surowiec wejściowy jest zazwyczaj kupowany na jednostkę masy. |
| Zawartość papieru / substancji organicznych | ≤ 10% | Papier i inne materiały organiczne zawierające tlen i bardziej złożone struktury cząsteczkowe, które mogą obniżyć jakość produktu końcowego. Może to zwiększyć wymagania dotyczące obróbki końcowej i koszty, takie jak hydroprzetwarzanie. Operatorzy wskazali dość szeroki zakres progów dla tych materiałów, przy czym niektórzy operatorzy wyrazili stosunkowo łagodny limit. Progi te mogą być skorelowane z technologiami wstępnego sortowania. |
| Maksymalna zawartość wody | ≤ 7% | Woda pochłania ciepło reakcji i zwiększa zużycie energii. Chociaż może być usuwana poprzez wstępne suszenie, nadmiar wilgoci zwiększa inwestycję i koszty operacyjne. |
| Maksymalna całkowita zawartość popiołu | ≤ 15% | Pod warunkiem, że poszczególne składniki zanieczyszczeń nie przekroczą swoich dopuszczalnych limitów, Łączna zawartość popiołu nie może przekraczać 15%. |
3. Czynniki decydujące o specyfikacji surowca
Źródło obrazu: Alliance to End Plastic Waste (AEPW) i Eunomia. Adaptacja z dokumentu „Wytyczne dotyczące jakości surowca do pirolizy odpadów plastikowych” (rysunek 2.2).
Możliwość wstępnego sortowania front-endu
- Więcej wstępnego sortowania → Mniej restrykcyjnych norm dotyczących surowców: Zakłady pirolizy tworzyw sztucznych wyposażone w solidny system sortowania (np. sortowniki optyczne, separatory magnetyczne) mogą przyjmować odpady z tworzyw sztucznych niższej jakości i o dużej mieszance, ponieważ system sortowania odfiltrowuje PVC, PET i inne nieodpowiednie materiały.
- Mniej wstępnego sortowania → Bardziej rygorystyczne normy dotyczące surowców: W przypadku braku solidnych linii sortujących operatorzy instalacji pirolizy muszą kupować drogie, czyste odpady z tworzyw sztucznych, aby uniknąć uszkodzenia reaktora i pogorszenia jakości oleju
Konfiguracja zaplecza po leczeniu
- Więcej po obróbce → Mniej restrykcyjne normy dotyczące surowców: Dzięki zaawansowanemu systemowi rafinacji (katalitycznemu, odchlorowaniu, destylacji), operatorzy instalacji pirolizy mają znacznie wyższą tolerancję na zanieczyszczenia (takie jak chlor i krzem) w surowym plastiku. Zanieczyszczenia w oleju można bowiem później usunąć.
- Mniej obróbki końcowej → Bardziej rygorystyczne normy dotyczące surowców: W przypadku oczyszczania podstawowego lub uproszczonego ryzyko błędu jest niewielkie. Zanieczyszczenia surowca muszą być ściśle kontrolowane na początku, aby zapewnić, że olej wyjściowy spełnia podstawowe standardy rynkowe.
Specyfikacje odbiorcy końcowego
- Mniej restrykcyjne wymagania dotyczące odbiorcy → Mniej restrykcyjne normy dotyczące surowców: Jeśli Twój odbiorca końcowy (off-tractor) potrzebuje wyłącznie oleju pirolitycznego niskiej jakości do ogrzewania przemysłowego, paliwa okrętowego lub podstawowych mieszanek, Twoje wymagania dotyczące surowców mogą zostać znacznie złagodzone.
- Bardziej restrykcyjne wymagania dla odbiorców → Bardziej rygorystyczne normy dotyczące surowców: Jeśli Twoim celem jest sprzedaż wysokiej jakości oleju pirolitycznego gigantom petrochemicznym (takim jak Dow, BASF czy Shell) do recyklingu tworzyw sztucznych (krakery parowe), ich wymagania dotyczące jakości chemicznej są niezwykle rygorystyczne. Aby spełnić ich normę, Twoje tworzywa sztuczne muszą być praktycznie wolne od PVC, halogenów i metali.
Równanie wartości i model kosztów i przychodów
- Niższe koszty/przychody → Mniej restrykcyjne normy dotyczące surowców: W regionach o niskich kosztach przetwarzania, wysokich opłatach za składowanie odpadów lub tam, gdzie model przychodów opiera się bardziej na rządowych dotacjach do utylizacji odpadów niż na sprzedaży ropy naftowej, zakład może tolerować szerszy, mniej restrykcyjny zakres odpadów niskiej jakości.
- Wyższy koszt/przychód → Bardziej rygorystyczne normy dotyczące surowców: Gdy olej pirolityczny o wysokiej czystości jest bardzo drogi (wysoki przychód) lub gdy koszty operacyjne i oczyszczania są wyjątkowo wysokie, niezwykle opłacalne staje się wykorzystanie precyzyjnych, wysokiej jakości specyfikacji surowca w celu maksymalizacji wydajności oleju o wysokiej wartości i minimalizacji przestojów sprzętu.
Uwagi końcowe
Piroliza odpadów z tworzyw sztucznych (zaawansowany recykling) to rygorystyczna nauka, w której „nakład decyduje o wyniku”. Dzięki zrozumieniu tego międzynarodowego przewodnika po jakości surowców, globalni klienci mogą, podczas przeprowadzania studiów wykonalności projektów i zakupów sprzętu, bardziej naukowo dostosowywać lokalny skład i ekonomikę odpadów z tworzyw sztucznych, aby dostosować najbardziej wydajne, stabilne i opłacalne komercyjnie rozwiązanie do pirolizy.
