Introduktion
Produktionen og forbruget af plastaffald stiger med alarmerende hastighed i takt med stigningen i den menneskelige befolkning, den hurtige økonomiske vækst, den fortsatte urbanisering og ændringer i livsstilen. Desuden fremskynder plastens korte levetid produktionen af plastaffald på daglig basis. Den globale plastproduktion blev anslået til ca. 300 millioner tons om året og stiger løbende hvert år (Miandad et al., 2016a; Ratnasari et al., 2017). Plastik er fremstillet af petrokemiske kulbrinter med tilsætningsstoffer såsom flammehæmmere, stabilisatorer og oxidanter, der gør det vanskeligt at nedbryde biologisk (Ma et al., 2017). Genanvendelse af plastaffald udføres på forskellige måder, men i de fleste udviklingslande er åben deponering eller deponering på lossepladser en almindelig praksis for håndtering af plastaffald (Gandidi et al., 2018). Bortskaffelse af plastaffald på lossepladser giver levested for insekter og gnavere, som kan forårsage forskellige typer sygdomme (Alexandra, 2012). Desuden kan omkostningerne til transport, arbejdskraft og vedligeholdelse øge omkostningerne ved genanvendelsesprojekter (Gandidi et al., 2018). På grund af den hurtige urbanisering bliver der desuden mindre og mindre jord til rådighed til lossepladser, især i byerne. Pyrolyse er en almindelig teknik, der anvendes til at omdanne plastaffald til energi i form af fast, flydende og gasformigt brændstof.
Pyrolyse er den termiske nedbrydning af plastaffald ved forskellige temperaturer (300-900 °C), i fravær af ilt, til produceret flydende olie (Rehan et al., 2017). Forskellige former for katalysatorer anvendes til at forbedre pyrolyseprocessen af plastaffald generelt og til at øge processens effektivitet. Katalysatorer spiller en meget afgørende rolle for at fremme processens effektivitet, målrette den specifikke reaktion og reducere procestemperaturen og -tiden (Serrano et al., 2012; Ratnasari et al., 2017). En lang række katalysatorer er blevet anvendt i plastpyrolyseprocesser, men de mest udbredte katalysatorer er ZSM-5, zeolit, Y-zeolit, FCC og MCM-41 (Ratnasari et al., 2017). Den katalytiske reaktion under pyrolyse af plastaffald på faste sure katalysatorer kan omfatte krakning, oligomerisering, cyklisering, aromatisering og isomeriseringsreaktioner (Serrano et al., 2012).
Flere undersøgelser rapporterede om brugen af mikroporøse og mesoporøse katalysatorer til omdannelse af plastaffald til flydende olie og kul. Uemichi et al. (1998) udførte katalytisk pyrolyse af polyethylen (PE) med HZSM-5-katalysatorer. Anvendelsen af HZSM-5 øgede produktionen af flydende olie med en sammensætning af aromatiske og isoalkanforbindelser. Gaca et al. (2008) gennemførte pyrolyse af plastaffald med modificeret MCM-41 og HZSM-5 og rapporterede, at anvendelsen af HZSM-5 producerede lettere kulbrinter (C3-C4) med maksimalt aromatiske forbindelser. Lin et al. (2004) anvendte forskellige typer katalysatorer og rapporterede, at selv blanding af HZSM-5 med mesoporøs SiO2-Al2O3 eller MCM-41 førte til den maksimale produktion af flydende olie med minimal gasproduktion. Aguado et al. (1997) rapporterede om produktion af aromatiske og alifatiske forbindelser fra den katalytiske pyrolyse af PE med HZSM-5, mens brugen af mesoporøs MCM-41 mindskede de producerede aromatiske forbindelser på grund af dens lave syrekatalytiske aktivitet. Brugen af syntetiske katalysatorer forbedrede den samlede pyrolyseproces og forbedrede kvaliteten af den fremstillede flydende olie. Brugen af syntetiske katalysatorer øgede imidlertid omkostningerne ved pyrolyseprocessen.
NZ-katalysatorerne kan bruges til at overvinde de økonomiske udfordringer ved katalytisk pyrolyse, som følger med brugen af dyre katalysatorer. I de seneste år har NZ fået stor opmærksomhed på grund af dens potentielle miljømæssige anvendelsesmuligheder. Naturligvis findes NZ i Japan, USA, Cuba, Indonesien, Ungarn, Italien og Kongeriget Saudi-Arabien (KSA) (Sriningsih et al., 2014; Nizami et al., 2016). Aflejringen af NZ i KSA ligger for det meste i Harrat Shama og Jabbal Shama og indeholder hovedsageligt mineraler af mordenit med høj termisk stabilitet, hvilket gør den velegnet som katalysator i pyrolyse af plastaffald. Sriningsih et al. (2014) modificerede NZ fra Sukabumi, Indonesien, ved at deponere overgangsmetaller som Ni, Co og Mo og udførte pyrolyse af polyethylen med lav massefylde (LDPE). Gandidi et al. (2018) brugte NZ fra Lampung, Indonesien, til katalytisk pyrolyse af kommunalt fast affald.
Dette er den første undersøgelse, der undersøger effekten af modificeret saudiarabisk naturzeolit, på produktkvalitet og udbytte fra katalytisk pyrolyse af plastaffald. Saudi naturlig zeolitkatalysator blev modificeret via en ny termisk aktivering (TA-NZ) ved 550 °C og syreaktivering (AA-NZ) med HNO3 for at forbedre dens katalytiske egenskaber. Den katalytiske pyrolyse af forskellige typer plastaffald (PS, PE, PP og PET) enkeltvis eller blandet i forskellige forhold i tilstedeværelse af modificerede naturlige zeolit (NZ)-katalysatorer i en lille pyrolysereaktor i pilotskala blev udført for første gang. Kvaliteten og udbyttet af pyrolyseprodukter som f.eks. flydende olie, gas og kul blev undersøgt. Den kemiske sammensætning af den flydende olie blev analyseret ved GC-MS. Desuden er potentialet og udfordringerne ved pyrolysebaserede bioraffinaderier blevet diskuteret.
Materialer og metoder
Feedstock Preparation and Reactor Start-Up
Plastikaffaldet, der blev anvendt som råmateriale i den katalytiske pyrolyseproces, blev indsamlet fra Jeddah og omfattede indkøbsposer, engangssaftkopper og -tallerkener samt drikkevandsflasker, som består af henholdsvis polyethylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (PS) og polyethylenterephthalat (PET) plast. Valget af disse plastmaterialer blev foretaget på grundlag af det faktum, at de er den primære kilde til plastaffald, der produceres i KSA. For at opnå en homogen blanding blev alle affaldsprøverne knust i mindre stykker på ca. 2 cm2 for at opnå en homogen blanding. Den katalytiske pyrolyse blev udført ved hjælp af en enkelt eller en blanding af disse plastaffaldsprodukter i forskellige forhold (tabel 1). Der blev anvendt 1000 g råmateriale med 100 g katalysator i hvert forsøg. Saudi naturlig zeolit (NZ), der er indsamlet fra Harrat-Shama, som ligger i den nordvestlige del af Jeddah by, KSA (Nizami et al., 2016), blev modificeret ved termisk og syrebehandling og anvendt i disse katalytiske pyrolyseforsøg. NZ blev knust til pulver (<100 nm) i en kuglefræsemaskine (Retsch MM 480) i 3 timer med 20 Hz/sek. før modifikation og anvendelse i pyrolyse. Til termisk aktivering (TA) blev NZ opvarmet i en muffelovn ved 550 °C i 5 timer, mens NZ til syrisk aktivering (AA) blev lagt i blød i en 0,1 M opløsning af salpetersyre (HNO3) i 48 timer og konstant omrystet ved hjælp af en IKA HS 501 digital shaker med 50 omdrejninger pr. minut. Herefter blev prøven vasket med afioniseret vand, indtil der blev opnået en normal pH-værdi.
Tabel 1. Forsøgsskema.
Ved forsøg blev eksperimenterne udført i en lille pyrolysereaktor i pilotskala ved 450 °C med en opvarmningshastighed på 10 °C/min og en reaktionstid på 75 min (figur 1). Det opnåede udbytte af hvert pyrolyseprodukt blev beregnet på grundlag af vægten efter afslutningen af hvert forsøg. Karakteriseringen af den fremstillede flydende olie blev udført for at undersøge effekten af råmaterialets sammensætning på kvaliteten af den flydende olie, der fremstilles i tilstedeværelse af modificeret NZ. TGA blev udført på råmaterialet for at opnå de optimale procesbetingelser, såsom temperatur og reaktionstid (75 min) under kontrollerede forhold. I TGA blev 10 μg af hver type plastaffald taget og opvarmet med en hastighed på 10 °C fra 25 til 900 °C under en kontinuerlig strøm af nitrogen (50 ml/min). Forfatterne til denne undersøgelse har for nylig offentliggjort arbejde om effekten af råstofsammensætning og naturlige og syntetiske zeolitkatalysatorer uden katalysatormodifikation på forskellige typer plastaffald (Miandad et al., 2017b; Rehan et al., 2017).
Figur 1. Pyrolysereaktor i lille pilotskala (Miandad et al., 2016b).
Eksperimentel opsætning
Den lille pilotskala reaktor har mulighed for at blive brugt som både en termisk og katalytisk pyrolyse ved hjælp af forskellige råmaterialer såsom plast- og biomassematerialer (figur 1). I denne undersøgelse blev der tilsat modificerede NZ-katalysatorer i reaktoren sammen med råmaterialet. Pyrolysereaktoren kan rumme op til 20 l råmateriale, og den maksimale sikre arbejdstemperatur på op til 600 °C kan opnås med de ønskede opvarmningshastigheder. Detaljerede parametre for pyrolysereaktoren er tidligere blevet offentliggjort (Miandad et al., 2016b, 2017b). Efterhånden som temperaturen stiger over visse værdier, omdannes plastaffaldet (organiske polymerer) til monomerer, der overføres til kondensatoren, hvor disse dampe kondenseres til flydende olie. Der blev anvendt et kontinuerligt kondenseringssystem med et vandbad og ACDelco Classic-kølemiddel for at sikre, at kondenseringstemperaturen blev holdt under 10 °C, og for at sikre den maksimale kondensering af damp til flydende olie. Den producerede flydende olie blev opsamlet fra olieopsamlingstanken, og der blev foretaget en yderligere karakterisering for at afdække dens kemiske sammensætning og egenskaber med henblik på andre potentielle anvendelser.
Analytiske metoder
Pyrolyseolien blev karakteriseret ved hjælp af forskellige teknikker såsom gaskromatografi koblet med massespektrofotometri (GC-MS), Fouriertransform-infrarødspektroskopi (FT-IR),
Bombekalorimeter og TGA (Mettler Toledo TGA/SDTA851) ved at anvende standard ASTM-metoderne. De funktionelle grupper i pyrolyseolien blev analyseret ved hjælp af et FT-IR-instrument fra Perkin Elmer’s, UK. FT-IR-analysen blev udført ved hjælp af mindst 32 scanninger med et gennemsnit på 4 cm-1 IR-signaler inden for frekvensområdet 500-4.000 cm-1.
Den kemiske sammensætning af olien blev undersøgt ved hjælp af en GC-MS (Shimadzu QP-Plus 2010) med FI-detektor. Der blev anvendt en kapillær GC-kolonne med en 30 m lang og 0,25 mm bred kolonne belagt med en 0,25 μm tyk film af 5% phenyl-methylpolysiloxan (HP-5). Ovnen blev indstillet på 50 °C i 2 minutter og derefter øget til 290 °C med en opvarmningshastighed på 5 °C/min. Temperaturen i ionkilden og overførselsledningen blev holdt på 230 og 300 °C, og der blev anvendt splitless injektion ved 290 °C. NIST08s massespektraldatabibliotek blev anvendt til at identificere de kromatografiske toppe, og topprocenterne blev vurderet ud fra deres samlede ionkromatogram (TIC) peakareal. Den høje opvarmningsværdi (HHV) af den producerede flydende olie fremstillet af forskellige typer plastaffald blev målt efter standardmetoden ASTM D 240 med et Bomb Calorimeter (Parr 6200 Calorimeter), mens gasproduktionen blev vurderet ved hjælp af standardformlen for massebalance, idet forskellen mellem vægtene af flydende olie og kul blev taget i betragtning.
Resultater og diskussion
TGA-analyse af råmateriale
TGA blev udført for hver type plastaffald på et individuelt grundlag for at bestemme den optimale temperatur for termisk nedbrydning. Alle typer plastaffald viser en lignende nedbrydningsadfærd med et hurtigt vægttab af kulbrinter inden for det snævre temperaturområde (150-250 °C) (figur 2). Den maksimale nedbrydning for hver type plastaffald blev opnået inden for 420-490°C. PS og PP viste nedbrydning i et enkelt trin, mens PE og PET viste en to-trins nedbrydning under kontrollerede forhold. Nedbrydningen i et enkelt trin svarer til tilstedeværelsen af en kulstof-kulstof-binding, der fremmer den tilfældige spaltningsmekanisme med stigningen i temperatur (Kim et al., 2006). Nedbrydningen af PP begyndte ved en meget lav temperatur (240 °C) sammenlignet med de andre råmaterialer. Halvdelen af det kulstof, der er til stede i PP’s kæde, består af tertiært kulstof, hvilket fremmer dannelsen af carbocation under den termiske nedbrydningsproces (Jung et al., 2010). Dette er sandsynligvis årsagen til, at der opnås maksimal nedbrydning af PP ved en lavere temperatur. Den indledende nedbrydning af PS startede ved 330 °C, og den maksimale nedbrydning blev opnået ved 470 °C. PS har en cyklisk struktur, og dets nedbrydning under termiske forhold involverer både tilfældig kæde- og endekædespaltning, hvilket fremmer nedbrydningsprocessen (Demirbas, 2004; Lee, 2012).
Figur 2. Termogravimetrisk analyse (TGA) af PS, PE, PP og PET-plastaffald.
PE og PET viste en nedbrydningsproces i to faser; den første nedbrydning startede ved lavere temperaturer efterfulgt af den anden nedbrydningsfase ved en højere temperatur. PE’s indledende nedbrydning startede ved 270 °C og fortsatte langsomt, men gradvist, indtil temperaturen nåede 385 °C. Efter denne temperatur blev der observeret en kraftig nedbrydning, og 95 % nedbrydning blev opnået ved en yderligere stigning på ca. 100 °C. Et lignende to-trins nedbrydningsmønster blev observeret for PET-plast, og den indledende nedbrydning startede ved 400 °C med et kraftigt fald i vægttabet. Den anden nedbrydning startede dog ved en lidt højere temperatur (550 °C). Den indledende nedbrydning af PE og PET kan skyldes tilstedeværelsen af nogle flygtige urenheder som f.eks. det additivfyldstof, der anvendes under plastsyntesen (Dimitrov et al., 2013).
Flere forskere har rapporteret, at PE- og PET-nedbrydning kræver højere temperaturer sammenlignet med andre plasttyper (Dimitrov et al., 2013; Rizzarelli et al., 2016). Lee (2012) rapporterede, at PE har en langkædet forgrenet struktur, og at nedbrydningen heraf sker via tilfældig kædespaltning, hvilket kræver en højere temperatur, mens nedbrydningen af PET følger den tilfældige spaltning af esterleddet, hvilket resulterer i dannelsen af oligomerer (Dziecioł og Trzeszczynski, 2000; Lecomte og Liggat, 2006). Den indledende nedbrydning af PET skyldtes måske tilstedeværelsen af nogle flygtige urenheder som f.eks. diethylenglycol (Dimitrov et al., 2013). Litteraturen rapporterer, at tilstedeværelsen af disse flygtige urenheder yderligere fremmer nedbrydningsprocessen af polymerer (McNeill og Bounekhel, 1991; Dziecioł og Trzeszczynski, 2000). Forskellen i TGA-kurverne for forskellige plasttyper kan skyldes deres mesoporøse struktur (Chandrasekaran et al., 2015). Desuden rapporterede Lopez et al. (2011), at brugen af katalysatorer sænker procestemperaturen. Derfor kunne 450 °C tages som den optimale temperatur, i tilstedeværelse af aktiveret NZ, til katalytisk pyrolyse af ovennævnte plastaffald.
Effekt af råmateriale og katalysatorer på udbyttet af pyrolyseprodukter
Effekten af termisk og syreaktivering af NZ på produktudbyttet af pyrolyseprocessen blev undersøgt (figur 3). Den katalytiske pyrolyse af individuel PS-plast ved hjælp af TA-NZ- og AA-NZ-katalysatorer viste det højeste udbytte af flydende olie på henholdsvis 70 og 60 % sammenlignet med alle andre typer individuelt og kombineret plastaffald, der blev undersøgt. Det høje udbytte af flydende olie fra katalytisk pyrolyse af PS blev også rapporteret i flere andre undersøgelser (Siddiqui og Redhwi, 2009; Lee, 2012; Rehan et al., 2017). Siddiqui og Redhwi (2009) rapporterede, at PS har en cyklisk struktur, hvilket fører til det høje udbytte af flydende olie fra katalytisk pyrolyse. Lee (2012) rapporterede, at nedbrydning af PS skete via både random-chain og end chain scissions, hvilket fører til produktion af den stabile benzenringstruktur, som forbedrer yderligere krakning og kan øge produktionen af flydende olie. Desuden fulgte PS-nedbrydningen i tilstedeværelse af syrekatalysatorer en carbenium-mekanisme, som yderligere gennemgik hydrogenering (inter/intramolekylær hydrogenoverførsel) og β-spaltning (Serrano et al., 2000). Desuden skete nedbrydningen af PS ved en lavere temperatur sammenlignet med andre plastmaterialer såsom PE på grund af dets cykliske struktur (Wu et al., 2014). På den anden side producerede den katalytiske pyrolyse af PS en større mængde kul (24,6 %) med AA-NZ-katalysator end med TA-NZ-katalysator (15,8 %). Ma et al. (2017) rapporterede også den høje produktion af char fra den katalytiske pyrolyse af PS med en sur zeolit (Hβ)-katalysator. De høje tal for kulproduktion skyldtes katalysatorens høje surhedsgrad, som begunstiger kulproduktion via intense sekundære tværbindingsreaktioner (Serrano et al., 2000).
Figur 3. Effekt af TA-NZ og AA-NZ på udbyttet af pyrolyseproduktet.
Den katalytiske pyrolyse af PP producerede højere flydende olie (54 %) med AA-NZ-katalysatoren end TA-NZ-katalysatoren (40 %) (figur 3). På den anden side producerede TA-NZ-katalysatoren store mængder gas (41,1 %), hvilket kan skyldes den lavere katalytiske aktivitet af TA-NZ-katalysatoren. Ifølge Kim et al. (2002) begunstiger katalysatorer med lav surhedsgrad og BET-overfladearealer med mikroporøse strukturer den indledende nedbrydning af PP, hvilket kan føre til maksimal produktion af gasser. Obali et al. (2012) gennemførte pyrolyse af PP med en aluminiumoxidbelagt katalysator og rapporterede den maksimale gasproduktion. Desuden kan dannelse af karbokation under nedbrydning af PP på grund af tilstedeværelsen af tertiært kulstof i dets kulstofkæde også fremme gasproduktionen (Jung et al., 2010). Syamsiro et al. (2014) rapporterede også, at katalytisk pyrolyse af PP og PS med en syre (HCL) aktiveret naturlig zeolitkatalysator producerede mere gas end processen med en termisk aktiveret naturlig zeolitkatalysator på grund af dens høje surhedsgrad og BET-overfladeareal.
Den katalytiske pyrolyse af PE med TA-NZ- og AA-NZ-katalysatorer producerede lignende mængder flydende olie (40 og 42 %). De største mængder gas (50,8 og 47,0 %) blev imidlertid produceret fra PE med henholdsvis AA-NZ og TA-NZ sammenlignet med alle andre undersøgte plasttyper. Kulproduktionen var lavest i dette tilfælde, nemlig 7,2 og 13,0 % med henholdsvis AA-NZ og TA-NZ. Forskellige undersøgelser rapporterede også den lavere produktion af trækul fra den katalytiske pyrolyse af PE (Xue et al., 2017). Lopez et al. (2011) rapporterede, at katalysatorer med høj surhedsgrad forbedrede krakning af polymerer under den katalytiske pyrolyse. Stigningen i krakning i tilstedeværelsen af en katalysator med høj syreindhold fremmer produktionen af gasser (Miandad et al., 2016b, 2017a). Zeaiter (2014) udførte katalytisk pyrolyse af PE med HBeta zeolit og rapporterede 95,7 % gasproduktion på grund af katalysatorens høje surhedsgrad. Batool et al. (2016) rapporterede også den maksimale gasproduktion fra katalytisk pyrolyse af PE med en stærkt sur ZSM-5-katalysator. Ifølge Lee (2012) og Williams (2006) har PE en lang kulstofstruktur med lange kæder, og nedbrydningen sker tilfældigt til mindre kædemolekyler via tilfældig kædespaltning, hvilket kan fremme gasproduktionen. Under pyrolysen af PE, som kun indeholder C-H- og C-C-bindinger, skete der i første omgang en opsplitning af makromolekylets rygsøjle og dannede stabile frie radikaler. Yderligere skete hydrogeneringstrinene, hvilket førte til syntese af sekundære frie radikaler (ny stabil C-H-binding), hvilket resulterede i β-spaltning og producerede en umættet gruppe (Rizzarelli et al., 2016).
Den katalytiske pyrolyse af PP/PE (50/50 %-forhold) viste ikke nogen signifikant forskel i det samlede produktudbytte ved brug af både AA-NZ og TA-NZ. Den flydende olie produceret fra den katalytiske pyrolyse af PP/PE var 44 og 40 % fra henholdsvis TA-NZ- og AA-NZ-katalysatorer. Et lille fald i udbyttet af flydende olie fra AA-NZ kan skyldes dets høje surhedsgrad. Syamsiro et al. (2014) rapporterede, at AA-NZ med HCl har en høj surhedsgrad sammenlignet med TA-NZ, producerede mindre flydende olieudbytte og havde en høj produktion af gasser. Samlet set producerede katalytisk pyrolyse af PP/PE den største mængde gas med lave mængder af trækul. Den høje produktion af gas kan skyldes tilstedeværelsen af PP. Nedbrydningen af PP fremmer karbokationsprocessen på grund af tilstedeværelsen af tertiært kulstof i dets kulstofkæde (Jung et al., 2010). Desuden fremmer nedbrydningen af PE i tilstedeværelse af katalysator også produktionen af gas med et lavt udbytte af flydende olie. Når PP og PE katalytisk pyrolyse blev udført separat med PS, blev der imidlertid observeret en signifikant forskel i produktudbyttet.
Der var en signifikant forskel i udbyttet af flydende olie på 54 og 34 % for katalytisk pyrolyse af PS/PP (50/50 %-forhold) med henholdsvis TA-NZ- og AA-NZ-katalysatorer. Tilsvarende blev der observeret en signifikant forskel i kuludbyttet på 20,3 og 35,2 %, mens det høje gasudbytte var 25,7 og 30,8 % ved anvendelse af henholdsvis TA-NZ- og AA-NZ-katalysatorer. Lopez et al. (2011) og Seo et al. (2003) rapporterede, at en katalysator med høj surhedsgrad fremmer krakningsprocessen og giver maksimal gasproduktion. Desuden øger tilstedeværelsen af PP også gasproduktionen på grund af karbokationsprocessen under nedbrydningen (Jung et al., 2010). Kim et al. (2002) rapporterede, at nedbrydning af PP producerer maksimal gas i tilstedeværelse af sure katalysatorer.
Den katalytiske pyrolyse af PS med PE (50/50%-forhold) i tilstedeværelse af TA-NZ-katalysator producerede 44% flydende olie, men 52% flydende olie blev opnået ved brug af AA-NZ-katalysator. Kiran et al. (2000) udførte pyrolyse af PS med PE i forskellige forhold og rapporterede, at en stigning i koncentrationen af PE mindskede koncentrationen af flydende olie med stigningen i gas. Tilstedeværelsen af PS med PE fremmer nedbrydningsprocessen på grund af produktionen af en aktiv stabil benzenring fra PS (Miandad et al., 2016b). Wu et al. (2014) udførte TGA af PS med PE og observerede to to toppe, den første for PS ved en lav temperatur, efterfulgt af PE-nedbrydning ved en høj temperatur. Desuden følger PE-nedbrydningen en fri radikal kædeproces og hydrogeneringsproces, mens PS følger en radikal kædeproces, der omfatter forskellige trin (Kiran et al., 2000). Selv når man tager nedbrydningsfænomenerne i betragtning, resulterede PS således i en højere nedbrydning sammenlignet med PE og producerede stabile benzenringe (McNeill et al., 1990).
Katalytisk pyrolyse af PS/PE/PP (50/25/25/25%-forhold) viste et lidt lavere udbytte af flydende olie sammenlignet med katalytisk pyrolyse af alle individuelle plasttyper. Olieudbyttet fra begge katalysatorer, TA-NZ og AA-NZ, er i dette tilfælde ens, nemlig henholdsvis 44 og 40%. Kulproduktionen var højere (29,7 %) med AA-NZ-katalysatoren end (19,0 %) med TA-NZ-katalysatoren, hvilket kan skyldes polymerisationsreaktioner (Wu og Williams, 2010). Desuden reducerede tilsætningen af PET med PS, PE og PP (20/40/20/20/20%-forhold) udbyttet af flydende olie ned til 28 og 30% samlet set ved anvendelse af henholdsvis TA-NZ- og AA-NZ-katalysatorer med højere fraktioner af kul og gas. Demirbas (2004) foretog pyrolyse af PS/PE/PP og rapporterede lignende resultater for produktudbyttet. Adnan et al. (2014) udførte katalytisk pyrolyse af PS og PET ved hjælp af Al-Al2O3-katalysator med et forhold på 80/20 % og rapporterede kun 37 % flydende olie. Desuden rapporterede Yoshioka et al. (2004) den maksimale produktion af gas og kul med en ubetydelig produktion af flydende olie fra katalytisk pyrolyse af PET. Desuden blev der også rapporteret om maksimal kulproduktion, når PET-katalytisk pyrolyse blev udført sammen med andre plastmaterialer (Bhaskar et al., 2004). Den højere produktion af trækul fra PET-pyrolyse skyldtes karboniserings- og kondensationsreaktioner under pyrolyse ved høj temperatur (Yoshioka et al., 2004). Desuden begunstiger tilstedeværelsen af iltatomet også den høje produktion af trækul fra katalytisk pyrolyse af PET (Xue et al., 2017). Thilakaratne et al. (2016) rapporterede, at produktion af benzenfrie radikaler med to aktiverede kulstoffer er forløberen for katalytisk koks fra nedbrydning af PET.
Effekt af katalysatorer på sammensætningen af flydende olie
Den kemiske sammensætning af flydende olie produceret ved katalytisk pyrolyse af forskellige plastaffald ved hjælp af TA-NZ- og AA-NZ-katalysatorer blev karakteriseret ved GC-MS (figur 4, 5). Den producerede flydende oliesammensætning påvirkes af de forskellige typer af råmateriale og katalysatorer, der anvendes i pyrolyseprocessen (Miandad et al., 2016a,b,c). Den flydende olie, der blev produceret fra de enkelte plasttyper såsom PS, PP og PE, indeholdt en blanding af aromatiske, alifatiske og andre kulbrinteforbindelser. De aromatiske forbindelser, der blev fundet i olie, fra PS og PE, var højere end PP ved brug af TA-NZ-katalysatoren. De aromatiske forbindelser steg i olie fra PS og PP, men faldt i PE ved anvendelse af AA-NZ-katalysatoren. Den mesoporøse og sure katalysator fører til produktion af kortere kulbrintekæder på grund af dens høje krakningsevne (Lopez et al., 2011). Mikroporøse og mindre sure katalysatorer fremmer imidlertid produktionen af langkædede kulbrinter, da krakningsprocessen kun fandt sted på den ydre overflade af katalysatorerne. Generelt set følger PE og PP i tilstedeværelse af katalysatorer spaltningsmekanismen med tilfældig kæde, mens PS følger spaltningsmekanismen med udringning eller spaltning af enderne af kæderne (Cullis og Hirschler, 1981; Peterson et al., 2001). End-kædespaltningen resulterer i monomerproduktion, mens tilfældig kædespaltning producerer oligomerer og monomerer (Peterson et al., 2001).
Figur 4. (A,B) GC-MS af flydende olie fremstillet af forskellige typer plastaffald med TA-NZ.
Figur 5. (A,B) GC-MS af flydende olie produceret fra forskellige typer plastaffald med AA-NZ.
Den flydende olie, der blev produceret fra den katalytiske pyrolyse af PE ved anvendelse af begge katalysatorer, producerede hovedsageligt naphthalen, phenanthren, naphthalen, 2-ethenyl-, 1-pentadecen, anthracen, 2-methyl-, hexadecan osv. Disse resultater stemmer overens med flere andre undersøgelser (Lee, 2012; Xue et al., 2017). Produktionen af et benzenderivat afslører, at TA-NZ forbedrer aromatiseringsprocessen sammenlignet med AA-NZ. Xue et al. (2017) rapporterede, at intermediære olefiner produceret fra katalytisk pyrolyse af PE, aromatiseres yderligere inde i porerne i katalysatorer. Ikke desto mindre fører aromatiseringsreaktionen yderligere til produktion af hydrogenatomer, som kan forbedre aromatiseringsprocessen. Lee (2012) rapporterede, at ZSM-5 producerede flere aromatiske forbindelser sammenlignet med mordenitkatalysatoren på grund af dens krystallinske struktur.
Der er to mulige mekanismer, som kan involvere nedbrydningen af PE i tilstedeværelse af en katalysator; hybridionabstraktion på grund af tilstedeværelsen af Lewis-steder eller på grund af carbeniumionmekanismen via tilføjelse af en proton (Rizzarelli et al., 2016). I første omgang starter nedbrydningen på den ydre overflade af katalysatorerne og fortsætter senere med yderligere nedbrydning i de indre porer af katalysatorerne (Lee, 2012). Mikroporøse katalysatorer hindrer imidlertid indgangen af større molekyler, og der produceres således forbindelser med højere kulstofkæder fra katalytisk pyrolyse af PE med mikroporøse katalysatorer. Desuden kan dannelsen af aromatiske og olefinforbindelser øges i tilstedeværelsen af sure katalysatorer på grund af carbeniummekanismen (Lee, 2012). Lin et al. (2004) rapporterede om en meget reaktiv olefinproduktion som mellemprodukter under den katalytiske pyrolyse af PE, hvilket kan fremme produktionen af paraffin og aromatiske forbindelser i den producerede flydende olie. Desuden kan tilstedeværelsen af en sur katalysator og et frit hydrogenatom føre til alkylering af toluen og benzen, hvorved mellemliggende alkyleret benzen omdannes til produktion af naphthalen på grund af aromatisering (Xue et al., 2017).
Den flydende olie, der produceres ved katalytisk pyrolyse af PS med TA-NZ og AA-NZ, indeholder forskellige slags forbindelser. Alpha-Methylstyren, Benzen, 1,1′-(2-buten-1,4-diyl)bis-, Bibenzyl, Benzen, (1,3-propandiyl), Phenanthren, 2-Phenylnaphthalen og så videre var de vigtigste forbindelser, der blev fundet i den producerede flydende olie (figur 4A, 5A). Den flydende olie, der produceres ved katalytisk pyrolyse af PS med begge aktiverede katalysatorer, indeholder hovedsageligt aromatiske kulbrinter med nogle paraffiner, naphthalen og olefinforbindelser (Rehan et al., 2017). I tilstedeværelse af en katalysator blev der dog opnået den maksimale produktion af aromatiske forbindelser (Xue et al., 2017). Ramli et al. (2011) rapporterede også om produktion af olefiner, naphthalen med aromatiske forbindelser fra katalytisk pyrolyse af PS med Al2O3, understøttet med Cd- og Sn-katalysatorer. Nedbrydningen af PS starter med krakning på katalysatorens ydre overflade og efterfølges derefter af reforming inde i katalysatorens porer (Uemichi et al., 1999). I første omgang udføres krakning af polymeren af Lewis-syre-stedet på overfladen af katalysatorer for at producere karbokationiske mellemprodukter, som yderligere fordamper eller undergår reforming inde i katalysatorens porer (Xue et al., 2017).
Den katalytiske pyrolyse af PS producerer hovedsageligt styren og dets derivat som de vigtigste forbindelser i den producerede flydende olie (Siddiqui og Redhwi, 2009; Rehan et al., 2017). Konverteringen af styren til dets derivat blev øget i tilstedeværelsen af protonerede katalysatorer på grund af hydrogenering (Kim et al., 2002). Shah og Jan (2015) og Ukei et al. (2000) rapporterede, at hydrogenering af styren steg med stigningen i reaktionstemperaturen. Ogawa et al. (1982) udførte pyrolyse af PS med alumina-silica-katalysator ved 300 °C og fandt hydrogenering af styren til dets derivat. Ramli et al. (2011) rapporterede den mulige nedbrydningsmekanisme for PS på sure katalysatorer, som kan forekomme på grund af angrebet af en proton, der er forbundet med Bronsted-syrepladser, hvilket resulterer i carbeniumionmekanismen, som yderligere gennemgår β-spaltning og senere efterfølges af brintoverførsel. Desuden blev tværbindingsreaktionen begunstiget af stærke Bronsted-syreområder, og når denne reaktion fandt sted, kan den fuldstændige krakning i et vist omfang aftage og øge produktionen af trækul (Serrano et al., 2000). Silica-alumina-katalysatorer har desuden ikke stærke Bronsted-syreområder, selv om det måske ikke forbedrer tværbindingsreaktionen, men fremmer hydrogeneringsprocessen. Det kan således være årsagen til, at styren ikke blev fundet i den flydende olie, men at dets derivat blev påvist i store mængder (Lee et al., 2001). Xue et al. (2017) rapporterede også om dealkylering af styren som følge af forsinkelsen i fordampningen inde i reaktoren, hvilket kan føre til en forbedret reformingsproces og resultere i produktion af et styrenderivat. TA-NZ og AA-NZ indeholder en høj mængde aluminiumoxid og silica, der fører til hydrogenering af styren til dets derivat, hvilket resulterer i produktion af styrenmonomerer i stedet for styren.
Den katalytiske pyrolyse af PP producerede en kompleks blanding af flydende olie indeholdende aromater, olefiner og naphthalenforbindelser. Benzen, 1,1′-(2-buten-1,4-diyl)bis-, benzen, 1,1′-(1,3-propandiyl)bis-, anthracen, 9-methyl-, naphthalen, 2-fenyl-, 1,2,3,4-tetrahydro-1-phenyl-, naphthalen, phenanthren osv. var de vigtigste forbindelser, der blev fundet i den flydende olie (figur 4A, 5A). Disse resultater er i overensstemmelse med andre undersøgelser, hvor der er foretaget katalytisk pyrolyse af PP med forskellige katalysatorer (Marcilla et al., 2004). Desuden resulterede nedbrydning af PP med AA-NZ i den maksimale produktion af phenolforbindelser. Den højere produktion skyldtes måske tilstedeværelsen af høje syresteder, da det begunstiger produktionen af phenolforbindelser. Desuden forbedrede tilstedeværelsen af et højt surt sted på katalysatorer oligomeriserings-, aromatiserings- og deoxygeneringsmekanismen, som førte til produktion af polyaromatiske og naphthalenforbindelser. Dawood og Miura (2002) rapporterede også om den høje produktion af disse forbindelser fra den katalytiske pyrolyse af PP med en højt sur modificeret HY-zeolit.
Sammensætningen af olie fra den katalytiske pyrolyse af PP med PE indeholder forbindelser, der findes i olien fra begge individuelle plasttype råmaterialer. Miandad et al. (2016b) rapporterede, at råmaterialets sammensætning også påvirker kvaliteten og den kemiske sammensætning af olien. Den producerede flydende olie fra katalytisk pyrolyse af PE/PP indeholder aromatiske, olefin- og naphthalenforbindelser. De vigtigste forbindelser, der blev fundet, var: benzen, 1,1′-(1,3-propandiyl)bis-, mono(2-ethylhexyl)ester, 1,2-benzendicarboxylsyre, antracen, pentadecan, phenanthren, 2-phenylnaphthalen m.m. (figur 4B, 5B). Jung et al. (2010) rapporterede, at den aromatiske produktion fra PP/PE-katalytisk pyrolyse kan følge Diels-Alder-reaktionsmekanismen og derefter efterfølges af dehydrogenering. Desuden producerede katalytisk pyrolyse af PP og PE, der blev udført individuelt med PS, hovedsagelig aromatiske forbindelser på grund af tilstedeværelsen af PS. Den fremstillede flydende olie fra PS/PP indeholder benzen, 1,1′-(1,3-propandiyl)bis, 1,2-benzendicarboxylsyre, disooctylester, bibenzyl, phenanthren, 2-fenylnaphthalen, benzen, (4-methyl-1-decenyl)- og så videre (figur 4A og 5A). PS-katalytisk pyrolyse med PE producerede hovedsagelig flydende olie med hovedforbindelser af azulen, naphthalen, 1-methyl-, naphthalen, 2-ethenyl, benzen, 1,1′-(1,3-propandiyl)bis-, phenanthren, 2-fenylnaphthalen, benzen, 1,1′-(1-methyl-1,2-ethandiyl)bis- og nogle andre forbindelser (figur 4B, 5B). Miskolczi et al. (2006) gennemførte pyrolyse af PS med PE med et forhold på henholdsvis 10 og 90 % og rapporterede den maksimale produktion af aromater selv ved et meget lavt forhold af PS. Miandad et al. (2016b) rapporterede, at termisk pyrolyse af PE med PS uden katalysator resulterede i en omdannelse af PE til flydende olie med en høj sammensætning af aromater. Imidlertid konverterede termisk pyrolyse af kun PE uden katalysator det til voks i stedet for flydende olie på grund af dets stærke langkædede forgrenede struktur (Lee, 2012; Miandad et al., 2016b). Wu et al. (2014) udførte TGA af PS med PE og rapporterede, at tilstedeværelsen af PS begunstiger nedbrydningen af PE på grund af produktionen af stabile benzenringe.
Den kemiske sammensætning af pyrolyseolie, ved forskellige funktionelle grupper, blev undersøgt ved hjælp af FT-IR. De opnåede data afslørede tilstedeværelsen af aromatiske og alifatiske funktionelle grupper i olien (figur 6 og 7). Der blev observeret et meget stærkt peak ved 696 cm-1 i de fleste af de flydende olier, der blev fremstillet ved brug af begge katalysatorer, hvilket svarer til den høje koncentration af aromatiske forbindelser. Yderligere to tydelige toppe var synlige ved ca. 1 456 og 1 495 cm-1 for C-C med enkelt- og dobbeltbindinger, som svarer til aromatiske forbindelser. Desuden blev der i slutningen af spektret observeret stærke toppe ved 2 850, 2 923 og 2 958 cm-1 i alle typer flydende olier undtagen PS, som svarer til C-H strækningen af alkanforbindelser. Samlet set viste den flydende olie fra katalytisk pyrolyse af forskellige plastaffald med AA-NZ-katalysatoren flere toppe end prøverne fra TA-NZ-katalysatorerne. Disse ekstra toppe svarede til aromater, alkaner og alkenforbindelser. Dette tyder på, at AA-NZ som forventet havde bedre katalytiske egenskaber end TA-NZ. Forskere har rapporteret lignende resultater, nemlig at flydende olie fremstillet af PS var domineret af aromatiske stoffer. Tekin et al. (2012) og Panda og Singh (2013) rapporterede også om tilstedeværelsen af aromatiske stoffer med nogle alkaner og alkener fra katalytisk pyrolyse af PP. Kunwar et al. (2016) foretog termisk og katalytisk pyrolyse af PE og rapporterede, at den producerede flydende olie indeholdt alkaner og alkener som en vigtig funktionel gruppe. Samlet set gav FT-IR-analysen mere indsigt i den kemiske sammensætning af flydende olie produceret fra katalytisk pyrolyse af forskellige plastaffald ved hjælp af modificerede NZ-katalysatorer og bekræftede yderligere vores GC-MS-resultater.
Figur 6. FT-IR-analyse af flydende olie fremstillet ved katalytisk pyrolyse med TA-NZ.
Figur 7. FT-IR-analyse af flydende olie fremstillet ved katalytisk pyrolyse med AA-NZ.
Potentielle anvendelser af pyrolyseprodukter
Den flydende olie fremstillet ved katalytisk pyrolyse af forskellige typer plastråmateriale har et højt antal aromatiske, olefin- og naftalenforbindelser, som findes i olieprodukter. Desuden er HHV-værdien af den fremstillede flydende olie blevet fundet i intervallet 41,7-44,2 MJ/kg (tabel 2), hvilket er meget tæt på energiværdien af konventionel diesel. Den laveste HHV på 41,7 MJ/kg blev fundet i flydende olie fremstillet af PS ved hjælp af TA-NZ-katalysatoren, mens den højeste HHV på 44,2 MJ/kg blev fundet i PS/PE/PP ved hjælp af AA-NZ-katalysatoren. Den flydende pyrolyseolie fremstillet af forskellige plastaffald har således potentiale til at blive anvendt som en alternativ energikilde. Ifølge Lee et al. (2015) og Rehan et al. (2016) er det muligt at producere elektricitet ved hjælp af pyrolysevæskeolie i en dieselmotor. Saptoadi og Pratama (2015) har med succes anvendt pyrolytisk flydende olie som et alternativ i en petroleumskovn. Desuden kan de producerede aromatiske forbindelser anvendes som råmateriale til polymerisering i forskellige kemiske industrier (Sarker og Rashid, 2013; Shah og Jan, 2015). Endvidere har forskellige forskere udnyttet den producerede flydende olie som transportbrændstof efter blanding med konventionel diesel i forskellige forhold. Undersøgelserne blev udført for at udforske potentialet i den producerede flydende olie i forbindelse med motorydelse og køretøjets udstødningsemission. Nileshkumar et al. (2015) og Lee et al. (2015) rapporterede, at blandingsforholdet 20:80 % af henholdsvis pyrolytisk flydende olie og konventionel diesel gav lignende resultater med hensyn til motorydelse som konventionel diesel. Desuden var udstødningsemissionerne ved samme blandingsforhold også ens, men udstødningsemissionerne steg dog med stigningen i den blandede mængde pyrolyseolie (Frigo et al., 2014; Mukherjee og Thamotharan, 2014).
Tabel 2. High Heating Values (HHV) af pyrolyseolie fra forskellige råmaterialer under anvendelse af TA-NZ- og AA-NZ-katalysatorer.
Restproduktet (char), der efterlades efter pyrolyseprocessen, kan udnyttes til flere miljømæssige anvendelser. Flere forskere aktiverede kulet via damp- og termisk aktivering (Lopez et al., 2009; Heras et al., 2014). Aktiveringsprocessen øgede BET-overfladearealet og reducerede porestørrelsen af kul (Lopez et al., 2009). Endvidere opgraderede Bernando (2011) plastkul med biomateriale og foretog adsorption (3,6-22,2 mg/g) af methylenblåt farvestof fra spildevand. Miandad et al. (2018) brugte char opnået fra pyrolyse af PS-plastaffald til at syntetisere et nyt kulstof-metal-dobbeltlagede oxider (C/MnCuAl-LDOs) nano-adsorbent til adsorption af congorødt (CR) i spildevand. Desuden kan kulstoffet også anvendes som råmateriale til fremstilling af aktivt kul.
Begrænsninger i GC-MS-analyse af pyrolyseolie
Der er nogle begrænsninger i forbindelse med udførelse af den nøjagtige kvantitative analyse af kemiske komponenter i pyrolyseolie ved hjælp af GC-MS. I denne undersøgelse anvendte vi masseprocenten af de forskellige kemikalier, der blev fundet i olieprøverne, beregnet på grundlag af de peakområder, der blev identificeret af en DP5-MS-kolonne i normal fase og FID. De identificerede toppe blev matchet med NIST- og massebankspektrumbiblioteket. Forbindelserne blev udvalgt på grundlag af lighedsindekset (SI > 90%). Yderligere sammenligning med kendte (CRM) standarder muliggjorde en bekræftelse af de identificerede forbindelser. Den anvendte kolonne og de anvendte detektorer var kun begrænset til kulbrinter. I virkeligheden har olie fra det meste plastaffald imidlertid en kompleks kemisk struktur og kan indeholde andre grupper af uidentificerede kemikalier som f.eks. svovl-, nitrogen- og oxygenholdige kulbrinter. Derfor er der behov for en mere dybtgående og præcis kvalitativ kemisk analyse for fuldt ud at forstå kemien i pyrolyseolie ved hjælp af avanceret kalibrering og standardisering og ved hjælp af forskellige MS-detektorer som SCD og NCD samt forskellige GC-kolonner.
Potentialet og udfordringerne ved pyrolysebaserede bioraffinaderier
Affaldsbioraffinaderier tiltrækker sig enorm opmærksomhed som en løsning til at omdanne MSW og andet biomasseaffald til en række produkter som f.eks. brændstoffer, strøm, varme og andre værdifulde kemikalier og materialer. Forskellige typer bioraffinaderier, såsom et landbrugsbaseret bioraffinaderi, et bioraffinaderi for animalsk affald, et bioraffinaderi for spildevand, et algebaseret bioraffinaderi, et raffinaderi for plastaffald, et skovbrugsbaseret bioraffinaderi, et bioraffinaderi for industrielt affald og et bioraffinaderi for madaffald osv. kan udvikles afhængigt af affaldstypen og -kilden (Gebreslassie et al., 2013; De Wild et al., 2014; Nizami et al., 2017a,b; Waqas et al., 2018). Disse bioraffinaderier kan spille en væsentlig rolle med hensyn til at reducere affaldsrelateret miljøforurening og drivhusgasemissioner. Desuden skaber de betydelige økonomiske fordele og kan bidrage til at opnå en cirkulær økonomi i ethvert land.
Et pyrolysebaseret bioraffinaderi kan udvikles til at behandle en række biomasseaffald og plastaffald for at producere flydende og gasbrændstoffer, energi, biokul og andre kemikalier med højere værdi ved hjælp af en integreret tilgang. Den integrerede tilgang bidrager til at opnå maksimale økonomiske og miljømæssige fordele med minimal affaldsproduktion. Der er mange udfordringer og plads til forbedringer i pyrolysebaserede bioraffinaderier, som skal løses og optimeres for at sikre maksimale fordele. Selv om pyrolyseolie indeholder mere energi end kul og nogle andre brændstoffer, er pyrolyse i sig selv en energikrævende proces, og olieproduktet kræver mere energi for at blive raffineret (Inman, 2012). Det betyder, at pyrolyseolie måske ikke er meget bedre end konventionel diesel eller andre fossilbaserede brændstoffer med hensyn til drivhusgasemissioner, selv om der er behov for mange detaljerede forskningsundersøgelser af masse- og energibalancen på tværs af hele processens grænser for at bekræfte dette. For at overvinde disse procesenergikrav kan der udvikles mere avancerede teknologier ved hjælp af integration af vedvarende energi som f.eks. sol- eller vandkraft med pyrolysebaserede bioraffinaderier for at opnå maksimale økonomiske og miljømæssige fordele.
Få adgangen til affaldsstrømme af plast og biomasse som råmaterialer til pyrolysebaserede bioraffinaderier er en anden stor udfordring, da genanvendelse i øjeblikket ikke er særlig effektiv, især i udviklingslandene. De gasser, der produceres ved pyrolyse af visse former for plastaffald som f.eks. PVC, er giftige, og derfor skal teknologien til behandling af pyrolyseemissioner forfines yderligere for at opnå maksimale miljøfordele. Den pyrolyseolie, der fremstilles af forskellige plasttyper, skal renses betydeligt, før den anvendes i nogen form for anvendelse, for at sikre en minimal miljøpåvirkning. Det høje indhold af aromatiske stoffer i pyrolyseolien er godt, og nogle aromatiske forbindelser som benzen, toluen og styren kan raffineres og sælges på et allerede etableret marked. Nogle af de aromatiske kulbrinter er imidlertid kendte kræftfremkaldende stoffer og kan forårsage alvorlige skader på menneskers sundhed og miljøet. Der er derfor behov for seriøse overvejelser i denne henseende.
Andre aspekter af optimering af pyrolysebaserede bioraffinaderier, såsom nye avancerede katalysatorer, herunder nanokatalysatorer, skal udvikles og anvendes i pyrolyseprocesser for at øge kvaliteten og udbyttet af produkterne og for at optimere den samlede proces. Der bør skabes/udvides et marked for pyrolysebaserede bioraffinaderiprodukter for at tiltrække yderligere interesse og finansiering for at gøre dette koncept mere praktisk og vellykket. Ligeledes er der behov for mere fokus på at gennemføre yderligere forsknings- og udviklingsarbejde for at berige bioraffinaderikonceptet og udnytte dets sande potentiale. Desuden er det afgørende at foretage en detaljeret økonomisk og miljømæssig konsekvensvurdering af bioraffinaderier i designfasen ved hjælp af specialiserede værktøjer som f.eks. livscyklusvurdering (LCA). LCA’en kan analysere bioraffinaderiets og alle produkternes miljøpåvirkning ved at foretage detaljerede energi- og materialebalancer for alle livsfaserne, herunder udvinding og forarbejdning af råmaterialer, fremstilling, distribution af produkter, anvendelse, vedligeholdelse og bortskaffelse/genanvendelse. Resultaterne af LCA vil hjælpe med at bestemme bioraffinaderiernes bæredygtighed, hvilket er afgørende for at træffe den rigtige beslutning.
Slutninger
Katalytisk pyrolyse er en lovende teknik til at omdanne plastaffald til flydende olie og andre værditilvækstprodukter ved hjælp af en modificeret naturlig zeolit (NZ)-katalysator. Modifikationen af NZ-katalysatorer blev udført ved en ny termisk (TA) og syrisk (AA) aktivering, der forbedrede deres katalytiske egenskaber. Den katalytiske pyrolyse af PS gav den højeste mængde flydende olie (70 og 60 %) sammenlignet med PP (40 og 54 %) og PE (40 og 42 %) under anvendelse af henholdsvis TA-NZ- og AA-NZ-katalysatorer. Den kemiske sammensætning af pyrolyseolien blev analyseret ved hjælp af GC-MS, og det blev konstateret, at størstedelen af den flydende olie producerede et højt aromatisk indhold med nogle alifatiske og andre kulbrinteforbindelser. Disse resultater blev yderligere bekræftet af FT-IR-analysen, der viste tydelige toppe svarende til aromatiske og andre kulbrintefunktionelle grupper. Desuden havde flydende olie fremstillet af forskellige typer plastaffald højere varmeværdier (HHV) i intervallet 41,7-44,2 MJ/kg svarende til konventionel dieselolie. Den har derfor potentiale til at blive anvendt til forskellige energi- og transportformål efter yderligere behandling og raffinering. Denne undersøgelse er et skridt i retning af udvikling af pyrolysebaserede bioraffinaderier. Bioraffinaderier har et stort potentiale til at omdanne affald til energi og andre værdifulde produkter og kan bidrage til at opnå cirkulære økonomier. Der er imidlertid mange tekniske, operationelle og socioøkonomiske udfordringer, som diskuteret ovenfor, der skal overvindes for at opnå de maksimale økonomiske og miljømæssige fordele ved bioraffinaderier.
Datatilgængelighed
Alle datasæt genereret til denne undersøgelse er inkluderet i manuskriptet og/eller de supplerende filer.
Author Contributions
RM udførte pyrolyseeksperimenterne og hjalp med at skrive manuskriptet op. HK, JD, JG og AH har udført den detaljerede karakterisering af procesprodukterne. MR og ASA har analyseret dataene og skrevet dele af manuskriptet. MAB, MR og A-SN har korrigeret og redigeret manuskriptet. ASA og IMII har støttet projektet økonomisk og teknisk.
Interessekonflikterklæring
Forfatterne erklærer, at forskningen blev udført uden kommercielle eller finansielle relationer, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.
Anerkendelser
MR og A-SN takker Center of Excellence in Environmental Studies (CEES), King Abdulaziz University (KAU), Jeddah, KSA, og Undervisningsministeriet, KSA, for finansiel støtte i henhold til Grant No. 2/S/1438. Forfatterne er også taknemmelige over for Deanship of Scientific Research (DSR) ved KAU for deres finansielle og tekniske støtte til CEES.
Adnan, A., Shah, J., and Jan, M. R. (2014). Undersøgelser af nedbrydning af polystyren ved hjælp af Cu-understøttede katalysatorer. J. Anal. Appl. Pyrol. 109, 196-204. doi: 10.1016/j.jaap.2014.06.013
CrossRef Full Text | Google Scholar
Aguado, J., Sotelo, J. L., Serrano, D. P., Calles, J. A., og Escola, J. M. (1997). Katalytisk omdannelse af polyolefiner til flydende brændstoffer over MCM-41: sammenligning med ZSM-5 og amorft SiO2-Al2O3. Ener fuels 11, 1225-1231. doi: 10.1021/ef970055v
CrossRef Full Text | Google Scholar
Alexandra, L. C. (2012). Fast husholdningsaffald: Turning a Problem Into Resourceewaste: The Challenges Facing Developing Countries, Urban Specialist. Verdensbanken. 2-4 p.
Batool, M., Shah, A. T., Imran Din, M., og Li, B. (2016). Katalytisk pyrolyse af polyethylen med lav densitet ved hjælp af cetyltrimethylammonium indkapslet monovacant keggin-enheder og ZSM-5. J. Chem. 2016:2857162. doi: 10.1155/2016/2857162
CrossRef Full Text | Google Scholar
Bernando, M. (2011). “Physico-chemical characterization of chars produced in the co-pyrolysis of wastes and possible routes of valorization,” in Chemical Engineering (Lisboa: Universidade Nova de Lisboa), 27-36.
Bhaskar, T., Kaneko, J., Muto, A., Sakata, Y., Jakab, E., Matsui, T., et al. (2004). Pyrolyseundersøgelser af PP/PE/PS/PS/PVC/HIPS-Br-plast blandet med PET og dehalogenering (Br, Cl) af de flydende produkter. J. Anal. Appl. Pyrolysis 72, 27-33. doi: 10.1016/j.jaap.2004.01.005
CrossRef Full Text | Google Scholar
Chandrasekaran, S. R., Kunwar, B., Moser, B. R., Rajagopalan, N., og Sharma, B. K. (2015). Katalytisk termisk krakning af postforbrugerplastaffald til brændstoffer. 1. Kinetik og optimering. Energy Fuels 29, 6068-6077. doi: 10.1021/acs.energyfuels.5b01083
CrossRef Full Text | Google Scholar
Cullis, C. F., and Hirschler, M. M. (1981). Forbrænding af organiske polymerer. Vol. 5. London: Oxford University Press.
Dawood, A., og Miura, K. (2002). Katalytisk pyrolyse af c-strålet polypropylen (PP) over HY-zeolit til forbedring af reaktiviteten og produktselektiviteten. Polym. Degrad. Stab. 76, 45-52. doi: 10.1016/S0141-3910(01)00264-6
CrossRef Full Text | Google Scholar
De Wild, P. J., Huijgen, W. J., and Gosselink, R. J. (2014). Ligninpyrolyse til rentable lignocellulosebaserede bioraffinaderier. Biofuels Bioprod. Biorefining 8, 645-657. doi: 10.1002/bbb.1474
CrossRef Full Text | Google Scholar
Demirbas, A. (2004). Pyrolyse af kommunalt plastaffald med henblik på genvinding af benzinholdige kulbrinter. J. Anal. Appl. Pyrolysis 72, 97-102. doi: 10.1016/j.jaap.2004.03.001
CrossRef Full Text | Google Scholar
Dimitrov, N., Krehula, L. K., Siročić, A. P., og Hrnjak-Murgić, Z. (2013). Analyse af produkter fra genbrugte PET-flasker ved pyrolyse-gas-kromatografi. Polym. Degrad. Stab. 98, 972-979. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2013.02.013
CrossRef Full Text | Google Scholar
Dziecioł, M., og Trzeszczynski, J. (2000). Flygtige produkter fra termisk nedbrydning af poly(ethylenterephthalat) i nitrogenatmosfære. J. Appl. Polym. Sci. 77, 1894-1901. doi: 10.1002/1097-4628(20000829)77:9<1894::AID-APP5>3.0.CO;2-Y
CrossRef Full Text | Google Scholar
Frigo, S., Seggiani, M., Puccini, M., og Vitolo, S. (2014). Produktion af flydende brændstof fra pyrolyse af affaldsdæk og anvendelse heraf i en dieselmotor. Fuel 116, 399-408. doi: 10.1016/j.fuel.2013.08.044
CrossRef Full Text | Google Scholar
Gaca, P., Drzewiecka, M., Kaleta, W., Kozubek, H., og Nowinska, K. (2008). Katalytisk nedbrydning af polyethylen over mesoporøs molekylær si MCM-41 modificeret med heteropolforbindelser. Polish J. Environ. Stud. 17, 25-35.
Google Scholar
Gandidi, I. M., Susila, M. D., Mustofa, A., og Pambudi, N. A. (2018). Termisk-katalytisk krakning af ægte MSW til bio-crudeolie. J. Energy Inst. 91, 304-310. doi: 10.1016/j.joei.2016.11.005
CrossRef Full Text | Google Scholar
Gebreslassie, B. H., Slivinsky, M., Wang, B., og You, F. (2013). Livscyklusoptimering til bæredygtig udformning og drift af kulbrintebioraffinaderi via hurtig pyrolyse, hydrotreating og hydrokrakning. Comput. Chem. Eng. 50, 71-91. doi: 10.1016/j.compchemeng.2012.10.013
CrossRef Full Text | Google Scholar
Heras, F., Jimenez-Cordero, D., Gilarranz, M. A., Alonso-Morales, N., og Rodriguez, J. J. (2014). Aktivering af kul fra affaldsdæk ved cyklisk væskefaseoxidation. Fuel Process. Technol. 127, 157-162. doi: 10.1016/j.fuproc.2014.06.018
CrossRef Full Text | Google Scholar
Inman, M. (2012). Madlavning af brændstof. Nat. Clim. Change 2, 218-220. doi: 10.1038/nclimate1466
CrossRef Full Text | Google Scholar
Jung, S. H., Cho, M. H., Cho, M. H., Kang, B. S., og Kim, J. S. (2010). Pyrolyse af en fraktion af polypropylen- og polyethylenaffald med henblik på genvinding af BTX-aromater ved hjælp af en fluidiseret bedreaktor. Fuel Process. Technol. 91, 277-284. doi: 10.1016/j.fuproc.2009.10.009
CrossRef Full Text | Google Scholar
Kim, H. S., Kim, S., Kim, S., Kim, H. J., og Yang, H. S. (2006). Termiske egenskaber af bio-mel-fyldte polyolefinkompositter med forskellige kompatibiliserende agenttyper og indhold. Thermochim. Acta 451, 181-188. doi: 10.1016/j.tca.2006.09.013
CrossRef Full Text | Google Scholar
Kim, J. R., Yoon, J. H., og Park, D. W. (2002). Katalytisk genanvendelse af blandingen af polypropylen og polystyren. Polym. Degrad. Stab. 76, 61-67. doi: 10.1016/S0141-3910(01)00266-X
CrossRef Full Text | Google Scholar
Kiran, N., Ekinci, E., og Snape, C. E. (2000). Genanvendelse af plastaffald ved hjælp af pyrolyse. Resour. Conserv. Recycl. 29, 273-283. doi: 10.1016/S0921-3449(00)00052-5
CrossRef Full Text | Google Scholar
Kunwar, B., Moser, B. R., Chandrasekaran, S. R., S. R., Rajagopalan, N. og Sharma, B. K. (2016). Katalytisk og termisk depolymerisering af lav værdi post-consumer polyethylenplast af høj densitet med lav værdi. Energy 111, 884-892. doi: 10.1016/j.energy.2016.06.024
CrossRef Full Text | Google Scholar
Lecomte, H. A., og Liggat, J. J. (2006). Nedbrydningsmekanisme for diethylenglycol-enheder i en terephthalatpolymer. Polym. Degrad. Stab. 91, 681-689. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2005.05.028
CrossRef Full Text | Google Scholar
Lee, K. H. (2012). Effekter af typerne af zeolitter på katalytisk opgradering af pyrolysevoksolie. J. Anal. Appl. Pyrol. 94, 209-214. doi: 10.1016/j.jaap.2011.12.015
CrossRef Full Text | Google Scholar
Lee, S., Yoshida, K., og Yoshikawa, K. (2015). Anvendelse af affaldsplastpyrolyseolie i en dieselmotor med direkte indsprøjtning: Til en ikke-nettet elektrificering i lille skala. Energy Environ. Res. 5:18. doi: 10.5539/eer.v5n1p18
CrossRef Full Text
Lee, S. Y., Yoon, J. H., Kim, J. R., og Park, D. W. (2001). Katalytisk nedbrydning af polystyren over naturlig clinoptilolit zeolit. Polym. Degrad. Stab. 74, 297-305. doi: 10.1016/S0141-3910(01)00162-8
CrossRef Full Text | Google Scholar
Lin, Y. H., Yang, M. H., M. H., Yeh, T. F. og Ger, M. D. (2004). Katalytisk nedbrydning af polyethylen af høj densitet over mesoporøse og mikroporøse katalysatorer i en fluidiseret reaktor. Polym. Degrad. Stab. 86, 121-128. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2004.02.015
CrossRef Full Text | Google Scholar
Lopez, A., Marco d, I., Caballero, B. M. M., Laresgoiti, M. F., Adrados, A., og Torres, A. (2011). Pyrolyse af kommunalt plastaffald II: indflydelse af råmaterialets sammensætning under katalytiske forhold. Waste Manag. 31, 1973-1983. doi: 10.1016/j.wasman.2011.05.021
CrossRef Full Text | Google Scholar
Lopez, G., Olazar, M., Artetxe, M., Amutio, M., Elordi, G., og Bilbao, J. (2009). Dampaktivering af pyrolytisk dækkul ved forskellige temperaturer. J. Anal. Appl. Pyrol. 85, 539-543. doi: 10.1016/j.jaap.2008.11.002
CrossRef Full Text | Google Scholar
Ma, C., Yu, J., Wang, B., Song, Z., Xiang, J., Hu, S., et al. (2017). Katalytisk pyrolyse af flammehæmmet high impact polystyren over forskellige faste syre-katalysatorer. Fuel Process. Technol. 155, 32-41. doi: 10.1016/j.fuproc.2016.01.018
CrossRef Full Text | Google Scholar
Marcilla, A., Beltrán, M. I., Hernández, F., og Navarro, R. (2004). HZSM5- og HUSY-deaktivering under den katalytiske pyrolyse af polyethylen. Appl. Catal. A Gen. 278, 37-43. doi: 10.1016/j.apcata.2004.09.023
CrossRef Full Text | Google Scholar
McNeill, I. C., og Bounekhel, M. (1991). Undersøgelser af termisk nedbrydning af terephthalatpolyestere: 1. Poly (alkylenterephthalater). Polymer Degrad. Stab. 34, 187-204. doi: 10.1016/0141-3910(91)90119-C
CrossRef Full Text | Google Scholar
McNeill, I. C., Zulfiqar, M., og Kousar, T. (1990). En detaljeret undersøgelse af produkterne fra den termiske nedbrydning af polystyren. Polym. Degrad. Stab. 28, 131-151. doi: 10.1016/0141-3910(90)90002-O
CrossRef Full Text | Google Scholar
Miandad, R., Barakat, M. A., Aburiazaiza, A. S., Rehan, M., Ismail, I. M. M. I., and Nizami, A. S. (2017b). Effekt af plastaffaldstyper på pyrolyse flydende olie. Int. Biodeterior. Biodegrad. 119, 239-252. doi: 10.1016/j.ibiod.2016.09.017
CrossRef Full Text | Google Scholar
Miandad, R., Barakat, M. A., Aburiazaiza, A. S., Rehan, M., og Nizami, A. S. (2016a). Katalytisk pyrolyse af plastaffald: en gennemgang. Process Safety Environ. Protect. 102, 822-838. doi: 10.1016/j.psep.2016.06.022
CrossRef Full Text | Google Scholar
Miandad, R., Barakat, M. A., Rehan, M., Aburiazaiza, A. S., Ismail, I. M. I., og Nizami, A. S. (2017a). Plastikaffald til flydende olie gennem katalytisk pyrolyse ved hjælp af naturlige og syntetiske zeolitkatalysatorer. Waste Manag. 69, 66-78. doi: 10.1016/j.wasman.2017.08.032
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Miandad, R., Kumar, R., Barakat, M. A., Basheer, C., Aburiazaiza, A. S., Nizami, A. S., et al. (2018). Uudnyttet omdannelse af plasticaffaldskul til kulstof-metal LDO’er til adsorption af Congo red. J Colloid Interface Sci. 511, 402-410. doi: 10.1016/j.jcis.2017.10.029
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Miandad, R., Nizami, A. S., Rehan, M., Barakat, M. A., Khan, M. I., Mustafa, A., et al. (2016b). Indflydelse af temperatur og reaktionstid på omdannelsen af polystyrenaffald til flydende pyrolyseolie. Waste Manag. 58, 250-259. doi: 10.1016/j.wasman.2016.09.023
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Miandad, R., Rehan, M., Nizami, A. S., Barakat, M. A. E. F., og Ismail, I. M. (2016c). “The energy and value- added products from pyrolysis of waste plastics,” in Recycling of Solid Waste for Biofuels and Bio- Chemicals, eds O. P. Karthikeyan, K. H. Subramanian, and S. Muthu (Singapore: Springer), 333-355.
Google Scholar
Miskolczi, N., Bartha, L., and Deak, G. (2006). Termisk nedbrydning af polyethylen og polystyren fra emballageindustrien over forskellige katalysatorer til brændstoflignende råmaterialer. Polym. Degrad. Stab. 91, 517-526. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2005.01.056
CrossRef Full Text | Google Scholar
Mukherjee, M. K., og Thamotharan, P. C. (2014). Præstationer og emissionstest af flere blandinger af affaldsplastolie med diesel og ethanol på firetakts tocylindret dieselmotor. IOSR J. Mech. Civil Eng. 11, 2278-1684. doi: 10.9790/1684-11214751
CrossRef Full Text
Nileshkumar, K. D., Jani, R. J., Patel, T. M., og Rathod, G. P. (2015). Effekt af blandingsforholdet mellem plastpyrolyseolie og dieselolie på ydelsen af en enkeltcylindret CI-motor. Int. J. Sci. Technol. Eng. 1, 2349-2784.
Google Scholar
Nizami, A. S., Ouda, O. K. M., Rehan, M., El-Maghraby, A. M. O., Gardy, J., Hassanpour, A., et al. (2016). Potentialet af saudiarabiske naturlige zeolitter i energigenvindingsteknologier. Energy 108, 162-171. doi: 10.1016/j.energy.2015.07.030
CrossRef Full Text | Google Scholar
Nizami, A. S., Rehan, M., Waqas, M., Naqvi, M., Ouda, O. K. M. M., Shahzad, K., et al. (2017a). Affaldsbioraffinaderier: muliggør cirkulære økonomier i udviklingslandene. Bioresour. Technol. 241, 1101-1117. doi: 10.1016/j.biortech.2017.05.097
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Nizami, A. S., Shahzad, K., Rehan, M., Ouda, O. K. M., Khan, M. Z., Ismail, I. M. I., et al. (2017b). Udvikling af affaldsbioraffinaderi i makkah: en vej fremad for at omdanne byaffald til vedvarende energi. Appl. Energy. 186, 189-196. doi: 10.1016/j.apenergy.2016.04.116
CrossRef Full Text | Google Scholar
Obali, Z., Sezgi, N. A., og Doğu, T. (2012). Katalytisk nedbrydning af polypropylen over alumina-belastede mesoporøse katalysatorer. Chem. Eng. J. 207, 421-425. doi: 10.1016/j.cej.2012.06.146
CrossRef Full Text | Google Scholar
Ogawa, T., Kuroki, T., Ide, S., og Ikemura, T. (1982). Genvinding af indanderivater fra polystyrenaffald. J. Appl. Polym. Sci. 27, 857-869. doi: 10.1002/app.1982.070270306
CrossRef Full Text | Google Scholar
Panda, A. K., and Singh, R. K. (2013). Eksperimentel optimering af proces til termokatalytisk nedbrydning af affaldspolypropylen til flydende brændstof. Adv. Energy Eng. 1, 74-84.
Google Scholar
Peterson, J. D., Vyazovkin, S., og Wight, C. A. (2001). Kinetik af den termiske og termo-oxidative nedbrydning af polystyren, polyethylen og poly(propylen). Macromol. Chem. Phys. 202, 775-784. doi: 10.1002/1521-3935(20010301)202:6<775::AID-MACP775>3.0.CO;2-G
CrossRef Full Text | Google Scholar
Ramli, M. R., Othman, M. B. H. H., Arifin, A. og Ahmad, Z. (2011). Cross-link-netværk af polydimethylsiloxan via additions- og kondensations- (RTV) mekanismer. Del I: syntese og termiske egenskaber. Polym. Degrad. Stab. 96, 2064-2070. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2011.10.001
CrossRef Full Text | Google Scholar
Ratnasari, D. K., Nahil, M. A., og Williams, P. T. (2017). Katalytisk pyrolyse af affaldsplastik ved hjælp af trinvis katalyse til produktion af kulbrinteolier i benzinområdet. J. Anal. Appl. Pyrolysis 124, 631-637. doi: 10.1016/j.jaap.2016.12.027
CrossRef Full Text | Google Scholar
Rehan, M., Miandad, R., Barakat, M. A., Ismail, I. M. I., Almeelbi, T., Gardy, J., et al. (2017). Effekt af zeolitkatalysatorer på pyrolyse af flydende olie. Int. Biodeterior. Biodegrad. 119, 162-175. doi: 10.1016/j.ibiod.2016.11.015
CrossRef Full Text | Google Scholar
Rehan, M., Nizami, A. S., Shahzad, K., Ouda, O. K. M. M., Ismail, I. M. M. I., Almeelbi, T., et al. (2016). Pyrolytisk flydende brændstof: en kilde til vedvarende energi i Makkah. Energy Sources A 38, 2598-2603. doi: 10.1080/15567036.2016.1153753
CrossRef Full Text | Google Scholar
Rizzarelli, P., Rapisarda, M., Perna, S., Mirabella, E. F., La Carta, S., Puglisi, C., et al. (2016). Bestemmelse af polyethylen i bionedbrydelige polymerblandinger og i komposterbare bæreposer ved hjælp af Py-GC/MS og TGA. J. Anal. Appl. Pyrolysis 117,72-81. doi: 10.1016/j.jaap.2015.12.014
CrossRef Full Text | Google Scholar
Saptoadi, H., og Pratama, N. N. (2015). Udnyttelse af plastaffaldsolie som delvis erstatning for petroleum i tryksatte komfurer. Int. J. Environ. Sci. Dev. 6, 363-368. doi: 10.7763/IJESD.2015.V6.619
CrossRef Full Text | Google Scholar
Sarker, M., og Rashid, M. M. M. (2013). Affaldsplastikblanding af polystyren og polypropylen til let brændstof ved hjælp af Fe2O3-katalysator. Int. J. Renew. Energy Technol. Res. 2, 17-28.
Google Scholar
Seo, Y. H., Lee, K. H., og Shin, D. H. (2003). Undersøgelse af katalytisk nedbrydning af polyethylen med høj tæthed ved hjælp af analyse af kulbrintegruppetyper. J. Anal. Appl. Pyrol. 70, 383-398. doi: 10.1016/S0165-2370(02)00186-9
CrossRef Full Text | Google Scholar
Serrano, D. P., Aguado, J., og Escola, J. M. (2000). Katalytisk omdannelse af polystyren over HMCM-41, HZSM-5 og amorft SiO2-Al2O3: sammenligning med termisk krakning. Appl. Catal. B:Environ. 25, 181-189. doi: 10.1016/S0926-3373(99)00130-7
CrossRef Full Text | Google Scholar
Serrano, D. P., Aguado, J., og Escola, J. M. (2012). Udvikling af avancerede katalysatorer til omdannelse af polyolefinisk affaldsplast til brændstoffer og kemikalier. ACS Catal. 2, 1924-1941. doi: 10.1021/cs3003403
CrossRef Full Text | Google Scholar
Shah, J., og Jan, M. R. (2015). Effekt af polyethylenterephthalat på den katalytiske pyrolyse af polystyren: Undersøgelse af de flydende produkter. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 51, 96-102. doi: 10.1016/j.jtice.2015.01.015
CrossRef Full Text | Google Scholar
Siddiqui, M. N., og Redhwi, H. H. H. (2009). Pyrolyse af blandet plast med henblik på genvinding af nyttige produkter. Fuel Process. Technol. 90, 545-552. doi: 10.1016/j.fuproc.2009.01.003
CrossRef Full Text | Google Scholar
Sriningsih, W., Saerodji, M. G., Trisunaryanti, W., Armunanto, R., and Falah, I. I. (2014). Brændstofproduktion fra LDPE-plastaffald over naturlige zeolitunderstøttede Ni, Ni-Mo, Co og Co-Mo metaller. Proc. Environ. Sci. 20, 215-224. doi: 10.1016/j.proenv.2014.03.028
CrossRef Full Text | Google Scholar
Syamsiro, M., Cheng, S., Hu, W., Saptoadi, H., Pratama, N. N., Trisunaryanti, W., et al. (2014). Flydende og gasformigt brændstof fra plastaffald ved sekventielle pyrolyse- og katalytiske reformingsprocesser over indonesiske naturlige zeolitkatalysatorer. Waste Technol. 2, 44-51. doi: 10.12777/wastech.2.2.2.44-51
CrossRef Full Text | Google Scholar
Tekin, K., Akalin, M. K., Kadi, C., og Karagöz, S. (2012). Katalytisk nedbrydning af affaldspolypropylen ved pyrolyse. J. Energy Ins. 85, 150-155. doi: 10.1179/174393967112Z.00000000029
CrossRef Full Text | Google Scholar
Thilakaratne, R., Tessonnier, J. P., og Brown, R. C. (2016). Konvertering af methoxy- og hydroxylfunktionaliteter af phenoliske monomerer over zeolitter. Green Chem. 18, 2231-2239. doi: 10.1039/c5gc02548f
CrossRef Full Text | Google Scholar
Uemichi, Y., Hattori, M., Itoh, T., Nakamura, J., og Sugioka, M. (1998). Deaktiveringsadfærd hos zeolit- og silica-aluminiumoxid-katalysatorer i forbindelse med nedbrydning af polyethylen. Ind. Eng. Chem. Res. 37, 867-872. doi: 10.1021/ie970605c
CrossRef Full Text | Google Scholar
Uemichi, Y., Nakamura, J., Itoh, T., Sugioka, M., Garforth, A. A., og Dwyer, J. (1999). Omdannelse af polyethylen til benzinbrændstoffer ved totrins katalytisk nedbrydning ved hjælp af silica-aluminiumoxid og HZSM-5 zeolit. Ind. Eng. Chem. Res. 38, 385-390. doi: 10.1021/ie980341+
CrossRef Full Text | Google Scholar
Ukei, H., Hirose, T., Horikawa, S., Takai, Y., Taka, M., Azuma, N., et al. (2000). Katalytisk nedbrydning af polystyren til styren og design af genanvendeligt polystyren med dispergerede katalysatorer. Catal. Today 62, 67-75. doi: 10.1016/S0920-5861(00)00409-0
CrossRef Full Text | Google Scholar
Waqas, M., Rehan, M., Aburiazazaiza, A. S., og Nizami, A. S. (2018). “Chapter 17-Wastewater Biorefinery based on the microbial electrolysis cell: opportunities and challenges,” in Progress and Recent Trends in Microbial Fuel Cells, eds K. Dutta and P. Kundu (New York, NY: Elsevier Inc.), 347-374. doi: 10.1016/B978-0-444-64017-8.00017-8
CrossRef Full Text
Williams, P. T. (2006). “Udbytte og sammensætning af gasser og olier/voks fra genanvendelse af affaldsplast som råvare”. In Feeds Tock Recycling and Pyrolysis of Waste Plastics: Converting Waste Plastics into Diesel and Other Fuels, eds J. Scheirs and W. Kaminsky (West Sussex: John Wiley & Sons Press), 285-309.
Google Scholar
Wu, C., and Williams, P. T. (2010). Pyrolyse-forgasning af plast, blandede plasttyper og reelt plastaffald med og uden Ni-Mg-Al-katalysator. Fuel 89, 3022-3032. doi: 10.1016/j.fuel.2010.05.032
CrossRef Full Text | Google Scholar
Wu, J., Chen, T., Luo, X., Han, D., Wang, Z., og Wu, J. (2014). TG/FTIR-analyse af co-pyrolyseadfærd af PE, PVC og PS. Waste Manag. 34, 676-682. doi: 10.1016/j.wasman.2013.12.005
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Xue, Y., Johnston, P., og Bai, X. (2017). Effekt af katalysatorkontaktmodus og gasatmosfære under katalytisk pyrolyse af plastaffald. Energy Conv. Manag. 142, 441-451. doi: 10.1016/j.enconman.2017.03.071
CrossRef Full Text | Google Scholar
Yoshioka, T., Grause, G., Eger, C., Kaminsky, W., og Okuwaki, A. (2004). Pyrolyse af poly(ethylenterephthalat) i et fluidiseret bed-anlæg. Polym. Degrad. Stab. 86, 499-504. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2004.06.001
CrossRef Full Text | Google Scholar
Zeaiter, J. (2014). En procesundersøgelse af pyrolyse af affaldspolyethylen. Fuel 133, 276-282. doi: 10.1016/j.fuel.2014.05.028
CrossRef Full Text | Google Scholar