Wat is thermische depolymerisatie?
Thermische depolymerisatie is een industrieel proces voor het afbreken van verschillende afvalstoffen tot ruwe olieproducten. Dit houdt in dat de materialen worden blootgesteld aan hoge temperaturen en druk in aanwezigheid van water, waardoor een proces wordt gestart dat bekend staat als waterhoudende pyrolyse. Het resultaat is de depolymerisatie van de polymeren met lange keten van de materialen tot monomeren met korte keten, in dit geval aardoliekoolwaterstoffen. Dit is een sterk versnelde kunstmatige weergave van het proces dat fossiele brandstoffen in de natuur heeft gevormd. Een breed scala aan afvalproducten, bekend als grondstoffen, kan worden gebruikt in thermische depolymerisatieprocessen, waaronder kunststoffen en biomassamaterialen.
Het thermische depolymerisatieproces (TDP) bestaat al ongeveer 70 jaar maar werd pas in de late jaren negentig als levensvatbaar beschouwd. Dit gebrek aan levensvatbaarheid was een gevolg van onaanvaardbare energie die werd geretourneerd door de energie-geïnvesteerde (EROEI) rating, dat wil zeggen de meting van de hoeveelheid energie die is genomen om de energie-output te produceren. Vroege methoden vereisten veel meer energie om te produceren dan de energie-output, maar maakten de weg vrij voor moderne systemen met een EROEI-classificatie van 6,67, of ongeveer 85 eenheden geproduceerde energie voor elke 15 verbruikt. De conventionele agrarische productie van biodiesel en ethanol heeft een rating van ongeveer 4,2, waardoor het thermische depolymerisatieproces een aantrekkelijke optie wordt. Afgezien van zijn efficiëntie, heeft het systeem nog een aantal andere voordelen, waaronder het afbreken van zware metaalverontreiniging in onschadelijke oxiden en de vernietiging van organische gifstoffen en de prionen die verantwoordelijk zijn voor de ziekten van gekke koeien en Creutzfeldt-Jakob.
In de praktijk is het waterhoudende pyrolyseproces dat de kern vormt van thermische depolymerisatie vrij eenvoudig. Grondstofmaterialen worden eerst in kleine stukjes gemalen en met water gemengd. Het mengsel wordt vervolgens gedurende ongeveer 15 minuten in een drukvat verwarmd tot 482 ° F (250 ° C). De gegenereerde stoom verhoogt de druk in het vat tot ongeveer 600 pond per vierkante inch (PSI) die aan het einde van het verwarmingsproces snel wordt vrijgegeven. Hierdoor verdampt het water of verdampt het snel, waardoor resterende vaste stoffen en ruwe koolwaterstoffen achterblijven.
Deze bestanddelen worden gescheiden en de koolwaterstoffen worden verzameld voor verdere verfijning. Dit omvat verdere thermische behandeling tot 930 ° F (500 ° C) en fractionele destillatiesortering. De resultaten zijn lichte en zware nafta's, kerosine en gasoliefracties die geschikt zijn voor de productie van verschillende soorten stookolie. De resterende vaste stoffen die overblijven na de initiële thermische behandeling kunnen worden gebruikt als meststoffen, filters, bodembrandstoffen en actieve kool voor afvalwaterbehandeling.
De lijst met geschikte TDP-grondstoffen is uitgebreid en omvat afvalplastic, banden, houtpulp, medisch afval en tamelijk ongure bijproducten zoals slachtafval van kalkoen en rioolslib. De efficiëntie van het thermische depolymerisatieproces wordt verder verbeterd door het feit dat procesbijproducten zoals methaan, die niet kunnen worden afgebroken door depolymerisatie, worden verzameld en gebruikt om turbinegeneratoren van stroom te voorzien voor de productie of wederverkoop. Methaan bezit ook potentieel als biogas, een groen alternatief voor conventionele benzine.