Pyrolýza – princip, historie a současnost


V dnešní době je stále aktuálnější otázka, jak se vypořádat s obrovským množstvím odpadu, jehož produkce se stala jedním ze symbolů moderní společnosti.

Podle údajů Eurostatu (statistický úřad EU) země EU 28 vyprodukovaly v roce 2014 téměř 2,6 miliardy tun odpadu. Jakmile již odpad jednou vznikne jsou prakticky k dispozici tři způsoby, jak jej zpracovat. Odpad můžeme recyklovat, uložit na skládku nebo energeticky využít. Jedním ze způsobů energetického využití je pyrolýza odpadů.

Kromě odpadu mohou být vstupem do pyrolýzy také například biomasa, plasty, pneumatiky či uhlí.

Na jakém principu pyrolýza funguje, jaká je historie a současné využití této technologie? To vše je popsáno v následujícím článku.

 

Princip, rozdělení a produkty pyrolýzy

Původ slova pyrolýza je z řeckého pyr (pyros) oheň a lýsis uvolňovat.

Pyrolýzou se rozumí postup, při kterém je materiál (např. odpad) tepelně zpracován s vyloučením přístupu kyslíku, vzduchu či jiných zplyňovacích látek.

Jinými slovy, pyrolýza je termický rozklad látek bez bez přístupu kyslíku tedy v atmosféře, ve které nedochází ke spalování.

 

V technické praxi se pyrolýza dělí dle dosahovaných teplot do tří skupin:

  • nízkoteplotní – při teplotách do 500 °C
  • středněteplotní – v rozmezí 500 – 800 °C
  • vysokoteplotmní – při teplotách nad 800 °C


Při dosažení požadované rozkladové teploty, klesá stabilita vysokomolekulárních látek, které se začnou štěpit a dojde k uvolňování nízkomolekulárních látek.

Během pyrolýzního procesu vznikají především čtyři hlavní produkty:

 

  • tuhý zbytek (kov, uhlík)
  • pyrolýzní plyn
  • organický kapalný produkt – pyrolýzní olej
  • pyrolýzní voda – vzniklá z vlhkosti obsažené v odpadu

 

Jak pyrolýzní olej, tak pyrolýzní plyn je možné využívat jako palivo a oba tyto produkt je také možné rafinací zušlechťovat.

Pyrolýza se dále dělí na rychlou (nebo bleskovou) a pomalou.

Rychlá nebo blesková pyrolýza je používána pro maximální produkci plynné a kapalné fáze, poskytující především tepelný užitek. Při rychlé pyrolýze je dosahováno teplot 450 – 900 °C a tlaku 0,1 MPa.

Pomalé pyrolýzy jsou známé jako karbonizace. Při pomalé pyrolýze je dosahováno teplot 400 – 600 °C a tlaků 0,001 – 0,1 MPa, této technologie se využívá především k produkci dřevěného uhlí. Dřevěné uhlí dnes nalézá využití k výrobě aktivního uhlí (aktivace vodní parou) a k výrobě peletovaného paliva. Používá se i ke grilování potravin a ohřevu kovových částí před jejich zpracováním v kovárnách.

Historie využití pyrolýzy

Průmyslově je pyrolýza využívána již od 19. století k výrobě olejů a parafinů. Zásadního rozvoje se tato technologie dočkala v první polovině 20. století.

Německo během 2. světové války vyrábělo pomocí pyrolýzy pohonné hmoty z uhlí. Závod na výrobu pohonných hmot se nacházel i u nás v Záluží u Litvínova, kde bylo tímto způsobem zpracováváno hnědé uhlí.

Proces zpracování uhlí byl dvoustupňový. V prvním stupni se uhlí sušilo a předehřívalo proudem spalin na teplotu cca 200 °C v sušících komorách se sesuvným pevným ložem.

Takto upravené uhlí postupovalo následně do druhého stupně, kde se zahřívalo přímým kontaktem s horkým karbonizačním plynem na teplotu až asi 600 °C.

Odváděné těkavé produkty se ochlazovaly a byl z nich oddělen těžký a lehký dehet a pyrolýzní olej.

Počátkem 60. let minulého století se začala prosazovat k výrobě paliva ropa a její rafinace.

Pyrolýza tak byla na několik desetiletí upozaděna. V posledních dvou dekádách zažívá tato technologie částečnou renesanci, dochází totiž k celosvětovým snahám o snižování využívání fosilních paliv k získávání energie. Jednou z alternativ k fosilním palivům je pyrolýzní zpracování odpadů a biomasy, tedy energetické využití těchto surovin.

 

NAŠE TECHNOLOGIE

Vycházíme životnímu prostředí naproti, máme řešení jak pomoci zemi dýchat. Naším řešením je technologické zařízení na ekologickou likvidaci odpadů organické povahy skládající se z pyrolýzní jednotky a rektifikační kolony.

Pokrok neznamená využívání pouze stávajících zdrojů, ale smysluplné a inovativní navracení těchto materiálových toků do hospodářského a produktového cyklu. Přepracováním složitých materiálových sloučenin jsou všechny organické materiály s vysokým stupněm účinnosti přeměny na jednoduché molekuly a vyrábějí se vysoce kvalitní suroviny, které lze použít pro reprodukci polymerů (plastů) nebo kaučuku.

Tento cyklus lze provést s neomezeným počtem opakování a takto vytěžené suroviny jsou přeměněny do formy, ve které mohou nahradit 100% původní fosilní materiály.

 

Procesdepolymerizace a reformy

Hlavním produktem procesu je směs kapalných uhlovodíků, neboli pyrlytický olej (“olej C-20”). Proto je tento pyrolytický olej s označením “C-20” dodáván jako vyhledávaná surovina pro další zpracování do rafinérií nebo chemických závodů. Sekundárními produkty jsou uhlík, vodík (plynný) a jiné anorganické materiály (např.B. železo z pneumatik).

Uhlík se dá zpětně využít například ve sklárnách, či v automobilovém průmyslu, stejně tak jako ocel a železo například v ocelárnách či jiných odvětvích těžkého průmyslu.

Kromě kyslíku jsou molekuly plastů s dlouhým řetězcem roztříděny a zkapalněny zahříváním. Získané oleje (60–70 % wt.) slouží jako vysoce kalorický zdroj energie a/nebo jako zdroj pro obnovu cenných chemických látek.