Per essere efficace, la pirolisi della plastica può trattare un'ampia gamma di materiali difficili da gestire con il riciclo tradizionale. Le materie prime più adatte sono le plastiche post-consumo, le plastiche miste provenienti dai rifiuti solidi urbani, gli imballaggi multistrato e i materiali rifiutati dagli impianti di riciclo meccanico. Queste fonti consistono principalmente in polimeri comuni che si scompongono efficientemente in oli e gas preziosi.
Il principio fondamentale è semplice: le plastiche composte principalmente da carbonio e idrogeno, come il polietilene (PE) e il polipropilene (PP), sono ideali per la pirolisi. Le plastiche contenenti altri elementi, come il cloro (nel PVC) o l'ossigeno (nel PET), introducono significative sfide tecniche che devono essere gestite.
Le plastiche ideali per la pirolisi
L'efficacia della pirolisi è determinata dalla composizione chimica del polimero plastico in lavorazione. L'obiettivo è scomporre lunghe catene polimeriche in molecole di idrocarburi più piccole e preziose.
Poliolefine (PE e PP)
Il polietilene (PE) e il polipropilene (PP) sono i migliori candidati per la pirolisi. Queste plastiche sono utilizzate in tutto, dalle borse della spesa e contenitori per alimenti ai componenti automobilistici.
La loro struttura chimica consiste in semplici e lunghe catene di carbonio e idrogeno. Quando riscaldate in assenza di ossigeno, si scompongono in modo pulito in una miscela ad alto rendimento di olio sintetico (olio di pirolisi), gas e carbonella.
Ciò li rende altamente desiderabili per il riciclo chimico e le applicazioni di trasformazione dei rifiuti in energia, poiché i prodotti possono essere raffinati in nuovi combustibili o materie prime chimiche.
Polistirene (PS)
Il polistirene (PS), presente in articoli come bicchieri usa e getta e imballaggi in schiuma, è anch'esso un buon candidato.
Produce un'alta percentuale di monomero di stirene quando pirolizzato in condizioni specifiche. Questo monomero può quindi essere utilizzato per produrre nuovo polistirene, creando un percorso di riciclo a ciclo chiuso.
Plastiche problematiche e le loro sfide
Sebbene molte plastiche possano tecnicamente essere pirolizzate, alcune creano significativi problemi operativi e ambientali a causa della loro composizione atomica.
Cloruro di polivinile (PVC)
Il PVC è una delle plastiche più problematiche per la pirolisi. La sua struttura contiene atomi di cloro.
Durante la pirolisi, questo cloro viene rilasciato principalmente come gas acido cloridrico (HCl). Questo gas è altamente corrosivo, danneggiando le attrezzature, e può anche formare diossine tossiche se non controllato adeguatamente.
Sebbene i sistemi possano essere progettati con fasi di declorazione per gestire piccole quantità di contaminazione da PVC, è generalmente evitato come materia prima primaria.
Polietilene tereftalato (PET)
Il PET, comunemente usato per bottiglie di bibite e vasetti di cibo, è meno ideale per la produzione di olio di pirolisi di alta qualità.
La catena polimerica del PET contiene una significativa quantità di ossigeno. Durante la pirolisi, questo ossigeno finisce nell'olio e nel gas risultanti, abbassando il loro contenuto energetico e rendendoli meno preziosi come combustibile. Il processo genera anche acido tereftalico solido.
Gestione dei flussi di rifiuti nel mondo reale
In pratica, i rifiuti di plastica non sono mai perfettamente selezionati. La pirolisi è spesso apprezzata per la sua capacità di gestire i flussi misti e contaminati che il riciclo meccanico non può trattare.
Rifiuti plastici misti
La pirolisi può trattare efficacemente le plastiche dei rifiuti solidi urbani non selezionati. La qualità del prodotto finale sarà una media dei suoi input, con l'alta proporzione di PE e PP che di solito garantisce un olio utilizzabile.
Imballaggi multistrato
Materiali complessi come buste per alimenti e imballaggi flessibili, che combinano strati di diverse plastiche e alluminio, sono candidati ideali per la pirolisi.
Il riciclo meccanico non può separare questi strati legati. La pirolisi, tuttavia, può scomporre i componenti plastici in olio e gas, lasciando materiali come il foglio di alluminio come solido che può essere recuperato.
Comprendere i compromessi
Scegliere di utilizzare la pirolisi implica accettare una serie di compromessi tecnici ed economici basati sulla materia prima che si intende trattare.
Purezza della materia prima vs. costo
Un flusso pulito e selezionato di PE e PP produrrà la massima qualità e resa di olio di pirolisi. Tuttavia, l'acquisizione di questa materia prima pura può essere costosa.
L'utilizzo di flussi di rifiuti più economici, misti e contaminati riduce il costo degli input ma richiede sistemi di pirolisi più sofisticati e robusti. L'olio risultante potrebbe anche richiedere un aggiornamento più esteso prima di poter essere utilizzato.
L'impatto dei contaminanti
I contaminanti non plastici come sporco, umidità, carta e rifiuti organici possono influire negativamente sul processo. L'umidità consuma una grande quantità di energia per vaporizzare, e i rifiuti organici possono alterare la composizione chimica dei prodotti finali.
Un'efficace pre-trattamento, come la triturazione, il lavaggio e l'essiccazione, è spesso un passaggio critico per garantire un'operazione di pirolisi efficiente e stabile.
Fare la scelta giusta per il tuo obiettivo
L'idoneità di una materia prima plastica dipende interamente dal tuo obiettivo primario.
- Se il tuo obiettivo principale è massimizzare la resa di combustibile di alta qualità: Dai priorità a flussi puliti e selezionati di polietilene (PE) e polipropilene (PP).
- Se il tuo obiettivo principale è deviare i rifiuti difficili dalle discariche: La pirolisi è un'ottima soluzione per plastiche miste, imballaggi multistrato e materiali rifiutati dagli impianti di riciclo tradizionali.
- Se il tuo obiettivo principale è il riciclo chimico a ciclo chiuso: Punta a flussi puliti di polistirene (PS) per recuperare monomero di stirene di alto valore.
In definitiva, la pirolisi offre una tecnologia potente e flessibile per convertire un'ampia gamma di rifiuti plastici in risorse preziose, specialmente quelli che non hanno altre vie di riciclo praticabili.
Tabella riassuntiva:
| Tipo di plastica | Idoneità alla pirolisi | Caratteristiche chiave | Prodotti primari |
|---|---|---|---|
| Polietilene (PE) & Polipropilene (PP) | Eccellente | Semplici catene carbonio-idrogeno; scomposizione pulita | Olio di pirolisi ad alto rendimento, gas, carbonella |
| Polistirene (PS) | Buono | Produce monomero di stirene in condizioni specifiche | Stirene per nuovo PS (ciclo chiuso) |
| Cloruro di polivinile (PVC) | Problematico | Contiene cloro; rilascia gas HCl corrosivo | Attrezzature danneggiate, sottoprodotti tossici |
| Polietilene tereftalato (PET) | Meno ideale | Contiene ossigeno; abbassa il valore energetico del prodotto | Olio di bassa qualità, acido tereftalico solido |
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