Revalorización energética de residuos plásticos urbanos mediante pirólisis: Estudio termodinámico, experimentación, aplicación y usos

Abstract

La piròlisi és una tecnologia molt important i en desenvolupament per a un aprofitament energètic de residus plàstics urbans, aquest estudi té per objecte l'experimentació de la piròlisi tant tèrmica com catalítica de residus plàstics urbans i especialment l'experimentació de l'ús de la fracció líquida obtinguda en aplicacions industrials. Per a l'efecte, es va realitzar un demostrat a l'abocador d'escombraries de la ciutat de Riobamba-Equador dels residus sòlids durant 10 dies per tres mesos, per a la seva classificació i caracterització posteriors. Mitjançant termogravimetria s'analitza la cinètica i termodinàmica de la reacció de degradació, cosa que proporciona informació de la temperatura màxima de degradació i la tendència més gran a la durada d'un plàstic o un altre. Posteriorment, s'experimenta en un reactor tipus batch a baixes temperatures i es determina el millor plàstic o mescla de plàstics en funció del rendiment de la fracció líquida i les propietats fisicoquímiques, addicional a això, s'analitza la possibilitat d'un catalitzador regenerat FCC per a piròlisi catalítica mitjançant regeneració química i tèrmica. Analitzades les propietats es planteja l'ús d'aquest oli pirolític en aplicacions industrials, aconseguint prop de 4000 quilograms diaris de polipropilè i poliestirè, dels quals es poden produir 1632 quilograms d'oli pirolític refinat per a ús en aplicacions industrials. L'oli obtingut a partir de poliestirè es va aplicar com a fluiditzant de fuel oil en reemplaçament de cutter estoc donant excel·lents resultats de disminució de viscositat i bona estabilitat mantenint el seu poder calòric; mentre que la barreja de 25% de polipropilè i 75% de poliestirè genera un oli pirolític amb característiques més properes al dièsel pel que es va plantejar com a additiu mostrant un bon comportament en un cremador industrial, igual que va presentar bons resultats en funcionament en un motor.

La pirólisis es una tecnología muy importante y en desarrollo para un aprovechamiento energético de residuos plásticos urbanos, el presente estudio tiene por objeto la experimentación de la pirólisis tanto térmica como catalítica de residuos plásticos urbanos y en especial la experimentación del uso de la fracción líquida obtenida en aplicaciones industriales. Para el efecto, se realizó un demostrado en el vertedero de basura de la ciudad de Riobamba-Ecuador de los residuos sólidos durante 10 días por tres meses, para su posterior clasificación y caracterización. Mediante termogravimetría se analiza la cinética y termodinámica de la reacción de degradación, lo que proporciona información de la temperatura máxima de degradación y la mayor tendencia a la duración de un plástico u otro. Posteriormente, se experimenta en un reactor tipo batch a bajas temperaturas y se determina el mejor plástico o mezcla de plásticos en función del rendimiento de la fracción líquida y sus propiedades fisicoquímicas, adicional a esto, se analiza la posibilidad de un catalizador regenerado FCC para pirólisis catalítica mediante regeneración química y térmica. Analizadas las propiedades se plantea el uso de este aceite pirolítico en aplicaciones industriales, alcanzando cerca de 4000 kilogramos diarios de polipropileno y poliestireno, de los cuales se puede producir 1632 kilogramos de aceite pirolítico refinado para uso en aplicaciones industriales. El aceite obtenido a partir de poliestireno se aplicó como fluidizante de fuel oil en reemplazo de cutter stock dando excelentes resultados de disminución de viscosidad y buena estabilidad manteniendo su poder calórico; mientras que la mezcla de 25% de polipropileno y 75% de poliestireno genera un aceite pirolítico con características más cercanas al diésel por lo que se planteó como aditivo mostrando un buen comportamiento en un quemador industrial, al igual que presentó buenos resultados en funcionamiento en un motor.

Pyrolysis is a very important and developing technology for the energetic use of urban plastic waste. The present study has as its objective the experimentation of both thermal and catalytic pyrolysis of urban plastic waste and especially the experimentation of the use of the liquid fraction obtained in industrial applications. For this purpose, a demonstration was carried out in the garbage dump of the city of Riobamba-Ecuador of the solid waste during 10 days for three months, for its subsequent classification and characterization. By means of thermogravimetry, the kinetics and thermodynamics of the degradation reaction are analyzed, which provides information on the maximum degradation temperature and the greater tendency to the duration of one plastic or another. Subsequently, experiments are carried out in a batch reactor at low temperatures and the best plastic or mixture of plastics is determined according to the yield of the liquid fraction and its physicochemical properties. In addition, the possibility of a regenerated FCC catalyst for catalytic pyrolysis by means of chemical and thermal regeneration is analyzed. Once the properties are analyzed, the use of this pyrolytic oil in industrial applications is proposed, reaching about 4000 kilograms per day of polypropylene and polystyrene, from which 1632 kilograms of refined pyrolytic oil can be produced for use in industrial applications. The oil obtained from polystyrene was applied as a fuel oil fluidizer in replacement of cutter stock giving excellent results of viscosity decrease and good stability maintaining its caloric power; while the mixture of 25% polypropylene and 75% polystyrene generates a pyrolytic oil with characteristics closer to diesel, so it was used as an additive showing a good behavior in an industrial burner, as well as good results in operation in an engine.