Каталітичний швидкий піроліз відходів поліетилену високої щільності (укр.)
DOI:
https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2025.340378Ключові слова:
поліетилен високої щільності, піроліз, каталізатори, утилізація полімерів, піролізний газ, піролізна рідина, пірокарбонАнотація
З огляду на стрімке зростання обсягів полімерних відходів та обмеженість традиційних енергетичних ресурсів, актуальним є пошук ефективних технологій утилізації полімерів з можливістю отримання корисних продуктів. Одним із таких методів є каталітичний піроліз – термохімічний процес розкладу органічних матеріалів за відсутності кисню, який дає змогу перетворювати пластикові відходи на рідкі та газоподібні паливні продукти. Застосування каталізаторів у процесі піролізу дозволяє оптимізувати температурні умови реакції та впливати на склад отриманих продуктів. Поліетилен високої щільності (ПЕВЩ), що широко використовується у пакуванні та побуті, є одним з основних компонентів полімерних відходів і має значний потенціал для переробки саме таким способом. В статті показана та обґрунтована доцільність переробки ПЕВЩ методом каталітичного піролізу з метою отримання альтернативних джерел енергії: піролізних газів, піролізної рідини та пірокарбону. Досліджена термодеструкція відходів ПЕВЩ на установці періодичної дії за відсутності кисню повітря із застосуванням каталізаторів (Ni/MgO, Fe₂O₃, Ni/CaO, Fe₃O₄, Аскарит, HY) та без них. Встановлено, що проведення швидкого каталітичного піролізу в температурному діапазоні до 450 °C сприяє підвищенню виходу рідких вуглеводнів, зокрема піролізної рідини, а також покращенню якісного складу отриманих газів. Методом газової хроматографії проведено аналіз продуктів піролізу, який показав значну частку насичених вуглеводнів. Визначено, що застосування каталізаторів сприяє зменшенню вмісту твердого залишку та підвищенню виходу газової суміші.
Посилання
Md. Golam Kibria, Nahid Imtiaz Masuk, Rafat Safayet та ін. Plastic Waste: Challenges and Opportunities to Mitigate Pollution and Effective Management // International Journal of Environmental Research. – 2023.
Коріненко Б. В., Худоярова О. С., Хутько М. В., Ранський А. П. Особливості термодеструкції вторинної полімерної сировини // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2021. – № 1. – С. 29–36.
Wenyu Wu Klingler, Lucie Perret, Patrick Rupper та ін. A facile methodology for side- and upcycling of HDPE waste via partial creation of unsaturated double bonds // Green Chemistry. – 2024. – Т. 26, № 20. – С. 10353–10622.
Суберляр О. В., Баштанник П. І. Технологія переробки полімерних та композиційних матеріалів. – Київ: Україна, 2006. – 270 с.
Al-Salem S. M. Thermal pyrolysis of high density polyethylene (HDPE) in a novel fixed bed reactor system for the production of high value gasoline range hydrocarbons (HC) // Process Safety and Environmental Protection. – 2019. – Т. 127. – С. 171–179.
Riaz S., Ahmad N., Farooq W. та ін. Catalytic Pyrolysis of HDPE for Enhanced Hydrocarbon Yield: A Boosted Regression Tree Assisted Kinetics Study for Effective Recycling of Waste Plastic // npj Materials Sustainability. – 2024. – 25 червня.
Каток К. В., Тьортих В. А., Павленко А. М. та ін. Піролітичний синтез вуглецевих наноструктур на Ni, Co / MCM-41 каталізаторах // Маґістеріум. Природничі науки. – 2004. – Вип. 16.
Деркач Ф. А. Хімія. – Львів: Львівський університет, 1968. – 312 с.
Singh N., Walker T. R. Plastic recycling: A panacea or environmental pollution problem // npj Materials Sustainability. – 2024. – Т. 2, № 17. – 1 серпня.
Yao L., Zhu J., Li S. та ін. Analysis of liquid products and mechanism of thermal/catalytic pyrolysis of HDPE // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2022. – 11 листопада.
Natesakhawat S., Weidman J., Garcia S. та ін. Pyrolysis of high-density polyethylene: Degradation behaviors, kinetics, and product characteristics // Journal of the Energy Institute. – 2024. – Т. 116. – 5 липня.
Istoto E. H., Widayat, Saptadi S. Production of Fuels From HDPE and LDPE Plastic Waste via Pyrolysis Methods // E3S Web Conf. – 2019. – Т. 125. – Art. № 14011.
Ghaffar N. F. A., Johari A., Abdullah T. A. T., Ripin A. Catalytic Cracking of High Density Polyethylene Pyrolysis Vapor over Zeolite ZSM-5 towards Production of Diesel // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – Т. 808. – С. 27–28. – 8th Conference on Emerging Energy & Process Technology (CONCEPT 2019).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
