پیرولیز پلاستیک و تغییر بازار سوخت
پیرولیز پلاستیک چیست؟ چگونه پلاستیک میتواند بازار سوختهای زیستی را تغییر دهد؟
با شتاب گرفتن گذار جهانی انرژی، نوآوری نه تنها بر جایگزینی سوختهای فسیلی بلکه بر بازنگری خودِ زباله نیز متمرکز شده است. از پسماندهای محصولات کشاورزی گرفته تا روغن پخت و پز استفاده شده، بازارهای تجدید پذیر مدتهاست که به دنبال راههایی برای استخراج ارزش از موادی هستند که درحال حاضر در اقتصاد در گردش هستند. اما یکی از پایدارترین و محسوسترین چالشهای زیست محیطی، زبالههای پلاستیکی است. به طور خاص، این چالشها در رسیدگی به پلاستیکهای یکبار مصرفی که در نهایت در محلهای دفن زباله، کورههای زباله سوزی یا محیط طبیعی قرار میگیرند، وجود دارد.
در سطح جهانی، تخمین زده میشود که ۹۱ درصد از زبالههای پلاستیکی خارج از سیستمهای بازیافت سنتی قرار میگیرند. بازیافت مکانیکی با پلاستیکهای مخلوط، آلوده یا تخریب شده مشکل دارد. در نتیجه، حجم عظیمی از مواد با انرژی و ارزش شیمیایی نهفته در آنها به سادگی از بین میروند. امروزه، موج جدیدی از فناوری بازیافت شیمیایی در تلاش است تا این حلقه را ببندد. برخی شرکتهای تولید و بازیافت ازجمله ریفینیتی، به نام زیرمجموعه شرکت بزرگ رشد صنعتی اینونچر، از یک نقطه عطف در اعتبارسنجی فنی خبر داده است. این موفقیت میتواند به طور قابل توجهی نحوه قرارگیری زبالههای پلاستیکی در اقتصاد چرخشی و بازار سوخت کم کربن را تغییر دهد. در مرکز این پیشرفت، یک طراحی اختصاصی راکتور به نام راکتور DoeZone و فرآیند اساسی آن قرار دارد: پیرولیز پلاستیک.
شرکت Refinity اخیرا یک آزمایش اعتبارسنجی را به پایان رسانده است که در آن یک تن زباله پلاستیکی واقعی، نه مواد اولیه آزمایشگاهی و پاک، پردازش شده است. آنها به بازده تبدیل ۶۰ تا ۷۰ درصد با حداقل محصول جانبی زغال دست یافتهاند. این تمایز در دنیای واقعی به چند دلیل حیاتی است. فناوریهای بازیافت شیمیایی و پلاستیکی اغلب نتایج امیدوارکنندهای را در شرایط آزمایشگاهی کنترل شده نشان دادهاند. با این حال، معمولا هنگام مواجهه با جریانهای زباله ناهمگن و آلوده در کاربردهای دنیای واقعی، با کاهش عملکرد مواجه میشوند. همچنین پردازش موفقیت آمیز زبالههای پلاستیکی مخلوط در مقیاس بزرگ، یک نقطه عطف فنی حیاتی را نشان میدهد. با این نقطه عطف، Refinity به سمت دو هدف 1. یک مرکز نمونه تجاری با ظرفیت ۱۰،۰۰۰ تن در سال و 2. یک هدف بلندمدت برای مگاپروژههای ۱۵۰ هزار تنی پیش میرود. این مفاهیم فراتر از اثبات مفهوم هستند. با تبدیل مجدد پلاستیکهای ضایعاتی به واسطههای شیمیایی مانند نفتا، فناوری Refinity پلاستیکها را قادر میسازد تا دوباره وارد زیرساختهای پتروشیمی موجود شوند. انجام این کار به طور مؤثر محصولات دور ریخته شده را به مواد اولیه برای پلاستیکهای جدید و با کیفیت بالا تبدیل میکند. برای صنعتی که تحت فشار فزایندهای برای کاهش وابستگی به استخراج فسیلهای بکر است، این یک مسیر چرخشی معنادار را ارائه میدهد.
پیرولیز پلاستیک چیست و چرا متفاوت است؟
پیرولیز پلاستیک یک فرآیند ترموشیمیایی است که ضایعات پلاستیکی را در غیاب اکسیژن گرم میکند. پیرولیز به جای سوزاندن مواد، پلیمرهای زنجیره بلند را به مولکولهای هیدروکربنی کوچکتر تجزیه میکند. خروجی این فرایند معمولا شامل هیدروکربنهای مایع (مشابه نفتا)، هیدروکربنهای گازی و حداقل باقیمانده جامد (کاراکتر) میشود. آنچه رویکرد Refinity را متمایز میکند، طراحی راکتور DouZone است که امکان تبدیل کنترل شدهتر و بازده بالاتر را هنگام پردازش جریانهای زباله ترکیبی و واقعی فراهم میکند. دستیابی به بازده تبدیل 60 تا 70 درصد از خوراک پلاستیکی آلوده، نشان دهنده بهبود قابل توجه راندمان و قابلیت تجاری آن است. به زبان ساده:
پلاستیک → تجزیه حرارتی → تبدیل به واسطههای شیمیایی قابل استفاده → بازگشت دوباره به سیستمهای تولید پتروشیمی یا سوخت
پیرولیز به جای اینکه با زبالههای پلاستیکی به عنوان یک عامل مخرب زیست محیطی برخورد کند، از آنها به عنوان یک منبع هیدروکربنی بهره میبرد و اینجاست که جنبه تجدید پذیر بودن آنها به طور خاص جالب توجه میشود.
از پلاستیکهای چرخشی تا سوخت پایدار هوانوردی
پیشرفت شرکت Refinity فراتر از پلاستیکهای چرخشی است. این شرکت همچنین مجوزی از آزمایشگاه ملی ایالات متحده برای فناوری کاتالیزوری دریافت کرده است که محصولات گاز راکتور را به سوخت پایدار هوانوردی (SAF) تبدیل میکند. این امر، پیرولیز پلاستیک را در چارچوب نظارتی به سرعت در حال تحول، به ویژه در بریتانیا و اتحادیه اروپا، قرار میدهد. در بریتانیا، سیاست گذاران مفهوم سوختهای کربنی بازیافتی (RCF) را معرفی کردهاند؛ سوختهایی که از زبالههای فسیلی غیرقابل بازیافت مانند پلاستیک تولید میشوند. برخلاف سوختهای زیستی سنتی، SAF مبتنی بر RCF با محصولات غذایی رقابت نمیکند. از مواد زائدی استفاده میکند که دفن یا سوزانده میشوند. با توجه به اینکه بخشهای هوانوردی و دریایی به طور فعال در جستجوی مواد اولیه غیربیوژنیک و مقیاس پذیر هستند، مسیرهای تبدیل پلاستیک به سوخت جایگاه ارزشمندی را به خود اختصاص میدهد که همچنان به طور مزمن با کمبود عرضه مواجه است. به عبارت دیگر، این فناوری میتواند پیامدهای قابل توجهی برای منابع مورد نیاز برای تولید این سوختها داشته باشد.
این برای انرژیهای تجدید پذیر چه معنایی دارد؟
اگر فناوری Refinity با موفقیت در مقیاس بزرگ عرضه شود، میتواند یک افزودنی ساختاری به ترکیب سوختهای کم کربن باشد.
1. یک کلاس جدید از مواد اولیه برای بازارهای انرژی: سوختهای کربنی بازیافتی جایگزینی برای خوراکهای سنتی مبتنی بر زیست محیطی به شمار میروند. با گسترش دستورالعملها و ظهور قیمتهای بالاتر برای سوختهای فسیلی و پیشرفته، هیدروکربنهای مشتق شده از زباله میتوانند مسیر اقتصادی پررونقی فراهم کنند. این امر به ویژه زمانی قابل توجه است که اعتبارات RCF یا حق بیمه سوخت قوی باشد.
2. انعطاف پذیری بین مواد شیمیایی و سوختها: یکی از مزایای استراتژیک Refinity در گزینههای آن نهفته است. یک مرکز میتواند به عنوان تولیدکننده متغیر عمل کند؛ تأمین واسطههای شیمیایی در زمانی که تقاضا برای پلاستیکهای چرخشی قوی است، تغییر به سمت تولید سوخت زمانی که حق بیمههای SAF یا اعتبارات نظارتی، اقتصاد قویتری ایجاد میکنند. این انعطاف پذیری، آسیب پذیری در برابر نوسانات تک بازاری را کاهش میدهد.
3. منبع دیگری برای سوختهای زیستی: پیرولیز پلاستیک جایگزین SAF زیستی نمیشود اما در عوض، به طور بالقوه آن را تکمیل میکند. از آنجایی که بخشهای هوانوردی و دریایی به دنبال راه حلهای مقیاس پذیر هستند، ترکیب سوخت آینده ممکن است شامل SAF زیستی، سوختهای کربنی بازیافتی، تبدیل انرژی به سوختهای مایع و سوختهای الکترونیکی مصنوعی باشد.
امروزه، زبالههای پلاستیکی مدتهاست که به عنوان یک نقص زیست محیطی در نظر گرفته میشوند. فناوریهایی مانند پیرولیز پلاستیک به تغییر شکل آن به عنوان یک منبع کمک میکنند. این موضوع نیاز به کاهش پلاستیکهای یکبار مصرف یا بهبود بازیافت مکانیکی را از بین نمیبرد. اما مسیری را برای بخشی از زباله که تحت سیستمهای فعلی غیرقابل بازیافت باقی میمانند، معرفی میکند. اگر به طور موثر در مقیاس بزرگ استفاده شود، پیرولیز پلاستیک میتواند به کاهش حجم دفن زباله و سوزاندن، جایگزین کردن مواد اولیه فسیلی بکر، تامین بازارهای سوخت کم کربن و بهبود معیارهای اقتصاد چرخشی کمک کند.
سوال کلیدی اکنون مقیاس تجاری است. آیا عملکرد با بازده بالا در یک تن متریک میتواند به تولید صنعتی پایدار با 10،000 تن در سال تبدیل شود؟ و آیا این فناوری میتواند به طور واقع بینانه تا 150،000 تن در سال افزایش یابد؟ در این صورت، کربن بازیافتی ممکن است به زودی در کنار سوختهای زیستی به عنوان یکی از اجزای اصلی گذار انرژی قرار گیرد. در جهانی که به طور فوری به دنبال چرخهای شدن و کربن زدایی است، این همگرایی میتواند تحول آفرین باشد.