La pirolisi degli pneumatici è la trasformazione termica di materiali ad alte temperature in un'atmosfera inerte. La pirolisi degli pneumatici può essere ottenuta tramite percorsi termici o catalitici. La pirolisi è nota per la sua elevata temperatura di esercizio, il tempo di reazione e la bassa qualità dell'olio. Per superare le difficoltà associate alla pirolisi, è stata sviluppata la pirolisi catalitica di pneumatici usati utilizzando catalizzatori. Infatti, dal 60% all'80% degli pneumatici usati può essere convertito in olio di pirolisi, che è molto simile al gasolio, tramite pirolisi catalitica. Di conseguenza, l'olio di pirolisi prodotto è di qualità superiore e può produrre composti utili che possono essere utilizzati come materie prime per processi chimici e applicazioni legate all'energia come la produzione di energia, i carburanti per i trasporti e le fonti di calore.
Parametri che influenzano la resa dei prodotti di pirolisi dei pneumatici
La distribuzione dei prodotti di pirolisi nelle fasi gassosa, liquida e solida e le loro proprietà fisiche e chimiche sono influenzate principalmente dalla temperatura. Altre variabili importanti includono:
- Tasso di riscaldamento,
- Dimensione delle particelle,
- Composizione della materia prima,
- Tempo di pirolisi,
- Tempo di residenza del pneumatico,
- Portata del gas vettore e tempo di residenza volatile,
- Pressione atmosferica e
- Tipo di pneumatico (inclusa la presenza di vapore nel gas vettore)
- Presenza di catalizzatore.
Discuteremo in dettaglio i parametri di temperatura e catalizzatore. Perché svolgono un ruolo molto importante nel processo di pirolisi degli pneumatici.
Temperatura di pirolisi degli pneumatici
Per pirolizzare gli pneumatici, la temperatura di pirolisi deve essere sufficientemente alta; tuttavia, temperature più elevate e tempi di residenza del gas più lunghi nella zona calda del reattore causeranno la volatilizzazione dell'olio in gas. Pertanto, esiste una temperatura ottimale per massimizzare la produzione di olio. Poiché l'olio è il prodotto più prezioso, l'obiettivo è solitamente massimizzare la produzione di olio.
Studi hanno dimostrato che l'intervallo di temperatura ottimale per la produzione di olio di pirolisi dei pneumatici è compreso tra 425 e 720 gradi, con rese massime che vanno dal 38% al 60%. Variazioni nella velocità di riscaldamento, nel tempo di residenza del gas, nel tipo di reattore, nella portata di massa del pneumatico e nella dimensione delle particelle del pneumatico possono essere la causa di variazioni significative nella temperatura ideale e nella resa massima. Queste variabili secondarie possono influenzare in particolar modo le reazioni secondarie che convertono i prodotti chimici liquidi in gas o i composti solidi in gas.
Catalizzatori utilizzati nella pirolisi dei pneumatici
I catalizzatori possono aumentare il tasso di pirolisi, la qualità dell'olio, la resa dell'olio e la resa di sostanze chimiche come gli idrocarburi aromatici utilizzati nella sintesi chimica. Dung et al. (2009) hanno utilizzato ITQ-21 e ITQ-24 come additivi per zeoliti HMOR commerciali per pirolizzare cataliticamente pneumatici di scarto per migliorare il tasso di pirolisi e la qualità dell'olio. Hanno mostrato come il rapporto tra catalizzatore e pneumatico influenzasse la capacità dell'olio di pirolisi di produrre benzina, cherosene e asfaltene.
Kar (2011) ha riscaldato la perlite espansa (una roccia vulcanica composta principalmente da silice e allumina) a 850–1000 gradi per formare un supporto poroso del catalizzatore. Sono stati quindi aggiunti metalli al supporto per fungere da catalizzatori. Il rapporto tra perlite e pneumatico di scarto era 0,10. La resa in olio è aumentata dal 60,0 al 65,1 percento in peso. Il potere calorifico, la densità, la viscosità e la composizione elementare del combustibile prodotto erano paragonabili ai combustibili petroliferi standard. Ates et al. (2005) hanno utilizzato il 10% di allumina attivata e hanno aumentato la resa in olio e il contenuto aromatico dell'olio. Williams e Brindle (2003) hanno utilizzato catalizzatori di zeolite Y (CBV-400 e CBV-780) e zeolite ZSM-5 per aumentare la concentrazione di aromatici, naftalene e naftalene alchilato.
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