Was ist thermische Depolymerisation?
Die thermische Depolymerisation ist ein industrielles Verfahren zur Zerlegung verschiedener Abfallstoffe in Rohölprodukte. Hierbei werden die Materialien in Gegenwart von Wasser hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt, wodurch ein als wasserhaltige Pyrolyse bekannter Prozess eingeleitet wird. Das Ergebnis ist die Depolymerisation der langkettigen Polymere der Materialien zu kurzkettigen Monomeren, in diesem Fall Erdölkohlenwasserstoffen. Dies ist eine stark beschleunigte künstliche Wiedergabe des Prozesses, der in der Natur fossile Brennstoffe gebildet hat. Eine breite Palette von Abfallprodukten, die als Ausgangsmaterialien bekannt sind, können bei thermischen Depolymerisationsprozessen verwendet werden, einschließlich Kunststoffen und Biomassematerialien.
Das thermische Depolymerisationsverfahren (TDP) besteht seit ungefähr 70 Jahren, wurde jedoch erst Ende der neunziger Jahre als praktikabel angesehen. Diese mangelnde Rentabilität resultiert aus nicht akzeptabler Energie, die in der Bewertung der investierten Energie (EROEI) wiedergegeben wird, dh aus der Messung der Energiemenge, die zur Erzeugung der Energieabgabe benötigt wird. Frühe Methoden erforderten viel mehr Energie als die Energieabgabe, ebneten jedoch den Weg für moderne Systeme mit EROEI-Werten von 6,67 oder ungefähr 85 Energieeinheiten, die für jeweils 15 aufgewendete Einheiten erzeugt wurden. Die konventionelle landwirtschaftliche Produktion von Biodiesel und Ethanol weist Werte von etwa 4,2 auf, was das thermische Depolymerisationsverfahren zu einer attraktiven Option macht. Neben seiner Effizienz bietet das System verschiedene weitere Vorteile, darunter die Zersetzung der Schwermetallkontamination in harmlose Oxide und die Zerstörung organischer Gifte sowie der Prionen, die für Rinderwahnsinn und Creutzfeldt-Jakob-Krankheiten verantwortlich sind.
In der Praxis ist der Prozess der wasserhaltigen Pyrolyse im Zentrum der thermischen Depolymerisation ziemlich einfach. Ausgangsmaterialien werden zuerst in kleine Stücke gemahlen und mit Wasser gemischt. Das Gemisch wird dann ungefähr 15 Minuten in einem Druckbehälter auf 482ºF (250ºC) erhitzt. Der erzeugte Dampf erhöht den Druck im Gefäß auf ungefähr 600 Pfund pro Quadratzoll (PSI), der am Ende des Erhitzungsprozesses schnell freigesetzt wird. Dies führt dazu, dass das Wasser ablüftet oder schnell verdunstet und somit restliche Feststoffe und rohe Kohlenwasserstoffe zurückbleiben.
Diese Bestandteile werden abgetrennt und die Kohlenwasserstoffe zur weiteren Verfeinerung gesammelt. Dies beinhaltet eine weitere Wärmebehandlung auf 930 ° F (500 ° C) und eine fraktionierte Destillationssortierung. Das Ergebnis sind leichte und schwere Naphthas-, Kerosin- und Gasölfraktionen, die für die Herstellung mehrerer Heizölsorten geeignet sind. Die nach der anfänglichen thermischen Behandlung verbleibenden Feststoffrückstände können als Düngemittel, Filter, Bodenbrennstoffe und Aktivkohle zur Abwasserbehandlung verwendet werden.
Die Liste der für TDP geeigneten Rohstoffe ist umfangreich und umfasst Kunststoffabfälle, Reifen, Zellstoff, medizinische Abfälle und eher unangenehme Nebenprodukte wie Putenabfälle und Klärschlamm. Die Effizienz des thermischen Depolymerisationsprozesses wird durch die Tatsache weiter verbessert, dass Prozessnebenprodukte wie Methan, die nicht durch Depolymerisation aufgespalten werden können, gesammelt und zum Antreiben von Turbinengeneratoren zur Erzeugung von Elektrizität für die Anlage oder zum Weiterverkauf verwendet werden. Methan besitzt auch Potenzial als Biogas, eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichem Benzin.