본질적으로 열분해는 세 가지 주요 고체 폐기물 범주를 대상으로 합니다. 여기에는 다양한 유형의 플라스틱, 타이어와 같은 수명이 다한 고무 제품, 그리고 목재 및 농업 잔류물과 같은 바이오매스라고 불리는 광범위한 유기 재료가 포함됩니다. 이 공정은 기존의 기계적 방법으로는 재활용하기 어려운 탄소 기반 재료를 처리하도록 설계되었습니다.
열분해의 핵심 원리는 단순한 폐기물 처리가 아니라 자원 변환입니다. 이는 탄소와 수소가 풍부한 폐기물 흐름을 선택하여 산소가 없는 환경에서 화학적으로 분해함으로써 매립지로 향하는 재료를 귀중한 연료, 오일 및 숯으로 전환합니다.
열분해 적합 폐기물 분석
열분해의 실행 가능성은 공급 원료의 화학적 구성에 달려 있습니다. 분자 구조 내에 잠재된 높은 에너지를 가진 재료가 이 열분해 공정을 위한 이상적인 후보입니다.
플라스틱: 포장재에서 오염 물질까지
플라스틱은 높은 탄화수소 함량으로 인해 열분해의 주요 대상입니다.
구체적인 예로는 병 및 용기와 같은 소비 후 플라스틱과 생활 폐기물(MSW)에서 분리된 플라스틱이 있습니다.
이는 다층 포장재, 필름, PET 또는 PVC와 같은 재료로 오염된 혼합 플라스틱 등 기존 재활용에 어려움을 주는 재료에 특히 효과적입니다. 심지어 기계적 재활용 시설의 불량품도 공급 원료로 사용될 수 있습니다.
수명이 다한 타이어 및 고무
폐타이어는 전 세계적으로 중요하고 문제가 되는 폐기물 흐름을 나타냅니다.
열분해는 고철 타이어 및 기타 고무 제품에서 가치를 회수하기 위한 강력한 솔루션을 제공합니다. 이 공정은 복잡한 고분자를 열분해 오일이라는 귀중한 산출물과 카본 블랙과 유사한 바이오 숯이라는 고체 잔류물로 분해합니다.
바이오매스: 유기 및 농업 잔류물
바이오매스는 유기적이고 재생 가능한 출처에서 파생된 모든 재료를 의미합니다. 열분해 중에 분해되는 핵심 구성 요소는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌입니다.
일반적인 예로는 제재소 및 건설 현장의 목재 폐기물과 옥수수 속대 및 짚과 같은 농업 폐기물이 있습니다.
이 정의는 또한 생활 폐기물의 유기물 부분, 전용 에너지 작물, 조류(algae), 심지어 미국쑥부쟁이(kudzu)와 같은 침입 식물 종까지 확장됩니다.
이러한 재료를 사용하는 이유? 근본적인 원칙
이러한 폐기물 유형의 선택은 임의적이지 않습니다. 이는 부채를 자산으로 전환한다는 명확한 화학적 및 경제적 목표에 기반합니다.
높은 탄소 및 수소 함량
플라스틱, 고무 및 바이오매스 사이의 공통점은 그 구성입니다. 이들은 모두 연료의 기본 구성 요소인 탄소와 수소가 풍부합니다.
열분해 공정은 이러한 재료를 산소 없이 가열하여 크고 복잡한 분자(고분자)를 더 작고 더 가치 있는 분자로 분해합니다.
목표: 단순한 폐기가 아닌 가치 회수
주로 폐기물 부피를 줄이고 열을 회수하는 소각과 달리 열분해는 재료 회수 공정입니다.
산출물인 합성 가스(가연성 가스 혼합물), 바이오 오일(액체 연료), 바이오 숯(안정적인 탄소 풍부 고체)은 판매되거나 연료, 토양 개량제 또는 화학 공급 원료로 사용될 수 있습니다. 이는 폐기물 관리에 대한 경제적 인센티브를 창출합니다.
실질적인 고려 사항 이해
열분해는 다재다능하지만 모든 폐기물에 대한 만병통치약은 아닙니다. 투입 재료, 즉 공급 원료의 품질과 일관성은 공정의 효율성과 최종 산물의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.
공급 원료 순도의 중요성
전처리는 중요한 단계입니다. 금속, 유리 및 돌과 같이 열분해될 수 없는 재료는 장비 손상 및 최종 제품 오염을 방지하기 위해 제거해야 합니다.
공급 원료의 과도한 수분 또한 주요 관심사인데, 열분해 반응이 시작되기 전에 물을 증발시키는 데 에너지가 소비되어 시스템의 전반적인 에너지 효율성이 저하되기 때문입니다.
혼합 폐기물의 과제
타이어나 특정 유형의 플라스틱과 같이 깨끗하고 균일한 공급 원료를 사용하는 것은 비교적 간단합니다.
그러나 생활 폐기물과 같은 혼합 스트림을 처리하는 것은 더 복잡합니다. 구성의 가변성은 결과 오일, 가스 및 숯의 수율과 품질이 일관되지 않게 될 수 있으므로 보다 정교한 작동 제어가 필요합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
이상적인 열분해 공급 원료는 환경 정화, 자원 회수 또는 에너지 생산 등 주요 목표에 전적으로 달려 있습니다.
- 플라스틱에서 자원 회수를 주요 목표로 하는 경우: 매립될 수 있는 소비 후 포장재, 다층 필름 및 기존 재활용의 불량품을 대상으로 하십시오.
- 부피가 크고 문제가 되는 폐기물 관리가 주요 목표인 경우: 수명이 다한 타이어는 귀중한 오일과 카본 블랙을 생산하는 전용 열분해 시스템을 위한 이상적이고 매우 일반적인 공급 원료입니다.
- 유기 소스에서 지속 가능한 에너지가 주요 목표인 경우: 짚, 옥수수 속대, 목재 폐기물과 같은 농업 및 임업 잔류물은 바이오 오일 및 바이오 숯을 생산하는 재생 가능한 경로를 제공합니다.
궁극적으로 열분해는 순환 경제에서 폐기물을 귀중한 자원으로 재정의할 수 있는 강력한 도구를 제공합니다.
요약표:
| 폐기물 범주 | 구체적인 예시 | 주요 산출물 |
|---|---|---|
| 플라스틱 | 소비 후 병, 다층 포장재, 필름, 재활용 불량품 | 열분해 오일, 합성 가스, 숯 |
| 고무/타이어 | 고철 타이어, 수명이 다한 고무 제품 | 합성 오일, 카본 블랙 유사 숯 |
| 바이오매스 | 목재 폐기물, 농업 잔류물(짚, 옥수수 속대), 조류 | 바이오 오일, 합성 가스, 바이오 숯 |
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