핵심적으로, 플라스틱 열분해의 주요 목표는 산소가 없는 환경에서 플라스틱 폐기물을 열적으로 분해하여, 저가치 폐기물에서 가치 있는 자원으로 전환하는 것입니다. 이 과정은 고분자 사슬 내에 갇혀 있는 에너지와 화학적 구성 요소를 회수하여, 플라스틱을 쓰레기가 아닌 합성 원유로 효과적으로 처리하는 것을 목표로 합니다.
플라스틱 열분해의 궁극적인 목표는 재활용 불가능한 플라스틱을 연료, 에너지 및 신제품의 원료로 전환하여 순환 경제를 위한 실행 가능한 경로를 만들어 전 세계적인 플라스틱 폐기물 위기를 해결하는 것입니다.
열분해가 해결하고자 하는 문제
플라스틱 열분해는 진공 상태에서 존재하지 않습니다. 이는 플라스틱 폐기물의 상당 부분에 대한 전통적인 폐기물 관리 방법의 심각한 단점에 대한 잠재적인 해결책으로 개발되었습니다.
기계적 재활용의 한계
플라스틱을 녹여 재성형하는 기계적 재활용은 PET 병과 같이 깨끗하고 단일 재료에 효과적입니다. 그러나 혼합 플라스틱, 오염된 필름, 다층 포장재와 같이 폐기물의 상당 부분을 차지하는 재료에는 어려움을 겪습니다. 또한 플라스틱의 품질은 재활용 주기마다 저하됩니다.
매립지의 부담
기계적으로 재활용할 수 없는 플라스틱은 종종 매립지로 보내집니다. 이곳에서 플라스틱은 분해되는 데 수백 년이 걸릴 수 있으며, 유해 화학 물질을 침출시키고 토양 및 수계에 오염을 일으키는 미세 플라스틱으로 조각납니다. 매립지는 또한 재료의 내재적 가치를 영구적으로 상실하는 것을 의미합니다.
소각의 단점
소각 또는 "폐기물 에너지화"는 플라스틱에서 열에너지를 회수하지만 재료의 화학적 가치를 영원히 파괴합니다. 또한 엄격하게 통제되지 않으면 상당한 양의 이산화탄소를 배출하고 다이옥신 및 푸란과 같은 유독성 오염 물질을 생성하여 고형 폐기물 문제를 대기 오염 문제로 바꿀 수 있습니다.
열분해의 구체적인 목표
열분해는 첨단 또는 화학적 재활용의 한 형태로, 재료 자체를 근본적으로 변화시킴으로써 다른 결과물을 제공합니다.
목표 1: 자원 및 가치 회수
주요 목표는 플라스틱 폐기물에 함유된 탄화수소의 가치를 포착하는 것입니다. 매립되거나 소각되는 대신, 플라스틱은 구성 요소로 분해되어 즉각적인 경제적 가치를 지닌 제품을 만듭니다. 이는 폐플라스틱을 실행 가능한 지상 자원으로 재정의합니다.
목표 2: 액체 연료 생산
주요 목표는 열분해유를 생산하는 것입니다. 이는 종종 "타이어 유래 연료(TDF)" 또는 "플라스틱 유래 연료(PDF)"라고 불립니다. 이 합성 원유는 산업용 용광로 및 보일러에서 연소되거나, 상당한 업그레이드를 통해 디젤 및 가솔린과 같은 운송 연료로 정제될 수 있습니다.
목표 3: 화학 원료 생성
이것은 진정한 순환 경제와 일치하는 가장 야심찬 목표입니다. 열분해유는 정제 및 처리되어 나프타 및 기타 화학 원료를 생산할 수 있습니다. 이 원료는 다시 스팀 크래커에 공급되어 새로운 버진 품질의 플라스틱을 생산할 수 있으며, 이를 "플라스틱-투-플라스틱" 재활용이라고 합니다.
목표 4: 폐기물 부피 감소
고체 플라스틱을 액체 및 기체로 전환함으로써 열분해는 폐기물 처리량을 극적으로 줄일 수 있습니다. 유일한 고체 부산물은 탄소라고 불리는 탄소질 물질이며, 이는 원래 플라스틱 원료보다 훨씬 밀도가 높고 안정적입니다.
장단점 및 과제 이해
목표는 매력적이지만, 상업적 규모로 이를 달성하는 것은 상당한 기술적, 경제적 난관을 제시합니다. 객관성은 이러한 과제를 인정해야 합니다.
높은 에너지 수요
열분해는 흡열 과정으로, 고분자 사슬을 분해하는 데 필요한 고온을 유지하기 위해 상당한 에너지 투입이 필요합니다. 생산된 에너지에서 소비된 에너지를 뺀 순 에너지 균형은 환경적, 경제적 타당성에서 중요한 요소입니다.
원료 오염
이 과정은 플라스틱 폐기물의 구성에 매우 민감합니다. PVC와 같은 오염 물질은 염소를 방출하여 매우 부식성이 강한 염산을 생성할 수 있습니다. 음식물 찌꺼기, 종이 및 기타 물질은 최종 열분해유의 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있으므로 비용이 많이 드는 전처리 및 후처리 단계가 필요합니다.
경제적 타당성
열분해 공장의 경제적 타당성은 주로 열분해유의 시장 가격과 운영 비용에 크게 좌우됩니다. 이는 역사적으로 저렴한 버진 화석 연료와 경쟁해야 하며, 이는 규제 지원이나 보조금 없이는 어려운 경제적 제안입니다.
이를 목표에 적용하는 방법
이러한 목표를 이해하면 열분해가 폐기물 관리 및 자원 회수를 위한 다양한 전략적 목표에 어떻게 부합하는지 알 수 있습니다.
- 주요 초점이 매립지 전환이라면: 열분해는 다른 방법으로는 재활용할 수 없는 혼합 및 오염된 플라스틱 흐름을 처리하여 매립지 부담을 직접적으로 줄이는 강력한 도구입니다.
- 주요 초점이 분산 에너지 생산이라면: 이 기술은 지역 플라스틱 폐기물을 발전기, 보일러 또는 산업용 용광로에 동력을 공급할 수 있는 액체 연료로 전환하여 분산형 에너지원을 생성하는 방법을 제공합니다.
- 주요 초점이 진정한 순환 경제라면: 열분해의 궁극적인 적용은 새로운 플라스틱 생산을 가능하게 하는 고품질 화학 원료를 생성하여 플라스틱 제조의 순환을 효과적으로 닫는 것입니다.
궁극적으로 플라스틱 열분해는 전 세계적인 환경 문제가 된 재료에 대한 더 지능적이고 지속 가능한 해결책을 찾을 필요성에 의해 추진되는 기술입니다.
요약표:
| 주요 목표 | 주요 결과 |
|---|---|
| 자원 회수 | 플라스틱 폐기물을 가치 있는 탄화수소 자원으로 취급합니다. |
| 연료 생산 | 산업용 에너지 또는 운송 연료용 열분해유를 생성합니다. |
| 화학 원료 | 새로운, 버진 품질 플라스틱용 원료를 생산합니다. |
| 폐기물 부피 감소 | 고체를 액체/기체로 전환하여 매립지 부담을 극적으로 줄입니다. |
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