본질적으로 플라스틱 열분해는 플라스틱 폐기물을 열분해하여 세 가지 주요 산물인 열분해 오일(액체 연료), 응축되지 않는 열분해 가스, 카본 블랙 또는 차(char)라고 불리는 고체 잔류물로 분해하는 열분해 공정입니다. 이러한 각 산물은 주로 에너지 생성 및 원자재 회수와 관련된 고유한 산업적 및 상업적 용도를 가집니다.
핵심은 플라스틱 열분해가 폐기물을 가치 있는 에너지 제품으로 성공적으로 전환하지만, 이러한 산물은 완제품이 아니라는 점입니다. 이들은 거의 항상 운송 연료와 같은 고부가가치 응용 분야에 사용되기 위해 추가적인 처리, 정제 또는 개선이 필요한 원자재입니다.
플라스틱 열분해 산물 해부하기
플라스틱 열분해 작업의 실현 가능성은 세 가지 산출 흐름 각각에 대한 시장이나 용도를 찾는 데 달려 있습니다. 이러한 제품의 품질과 구체적인 특성은 사용된 플라스틱 공급 원료의 유형과 순도에 따라 크게 달라집니다.
열분해 오일(TPO): 주요 액체 연료
부피 기준으로 가장 가치 있는 제품은 일반적으로 액체 오일이며, 타이어에서 추출된 경우 타이어 열분해 오일(TPO)로, 단순히 플라스틱 열분해 오일로 불립니다. 이는 일부 면에서 합성 원유와 유사한 복잡한 탄화수소 혼합물입니다.
가장 직접적인 응용 분야는 산업용 중유(heavy fuel oil)입니다. 이는 용광로, 보일러, 온수 발생기, 시멘트 또는 철강 공장에 동력을 공급하는 데 사용될 수 있습니다. 이는 기존 산업용 연료의 직접적인 대체재 역할을 합니다.
경유와 같은 보다 정제된 운송 연료로 사용되려면, 원유 열분해 오일은 상당한 개선(upgrading) 과정을 거쳐야 합니다. 여기에는 디젤과 같은 다른 연료 분획을 분리하기 위한 증류 및 황, 질소 및 기타 오염 물질을 제거하기 위한 수소화 처리와 같은 공정이 포함됩니다.
열분해 가스(합성 가스): 공정 가동
열분해 과정에서 탄화수소의 특정 비율이 가벼운 비응축성 가스로 분해됩니다. 이 혼합물은 종종 "합성 가스(syngas)"라고 불립니다.
이 가스의 가장 일반적이고 효율적인 용도는 열분해 반응로 자체에 연료를 공급하는 것입니다. 이는 챔버를 가열하는 버너로 다시 보내져 외부 에너지 비용을 크게 줄이는 자급자족 시스템을 만듭니다.
난방에 사용되지 않는 초과 가스는 가스 발전기로 전기를 생산하거나 현장에서 다른 난방 응용 분야를 위해 저장될 수 있습니다.
고체 잔류물(카본 블랙/차): 고체 부산물
휘발성 성분이 기화된 후, 탄소가 풍부한 고체 잔류물이 남습니다. 이는 일반적으로 카본 블랙이라고 불리지만, 그 품질은 산업적으로 생산된 카본 블랙보다 낮은 경우가 많습니다.
주요 용도는 저급 고체 연료로, 종종 석탄 또는 다른 물질과 혼합됩니다. 또한 저급 고무, 플라스틱의 충전제 또는 안료로 사용되거나 아스팔트 생산의 골재로 사용될 수 있습니다.
일부 출처에서는 이를 "바이오차(bio-char)"라고 부르지만 이는 오해의 소지가 있습니다. 목재에서 나오는 바이오차와 달리 플라스틱에서 유래한 차는 원래 플라스틱 폐기물에 포함된 중금속 및 기타 독성 잔류물을 고농도로 포함할 수 있으므로 광범위한 정제 및 테스트 없이는 농업용 토양 개량제로 부적합합니다.
품질 및 오염 상충 관계 이해하기
폐플라스틱을 연료로 전환한다는 약속은 매력적이지만, 현실은 기술적, 화학적 한계에 의해 좌우됩니다. 산출물의 가치는 품질과 직접적으로 연결됩니다.
공급 원료 순도의 과제
공급 원료로 사용되는 플라스틱 폐기물의 유형은 가장 중요한 요소입니다. 예를 들어, PVC 플라스틱이 존재하면 염소가 유입되어 시스템 내에 부식성 염산이 형성되고 최종 오일이 오염됩니다.
마찬가지로 음식물 쓰레기, 종이, 흙과 같은 오염 물질은 공정 효율성을 저하시키고 고체 차 잔류물에 농축될 수 있습니다.
개선 및 정제의 필요성
원유 열분해 오일은 디젤 연료의 "즉시 사용 가능한(drop-in)" 대체품이 아닙니다. 이는 중간 공급 원료입니다. 정제 없이는 산성 특성, 높은 점도 및 불순물로 인해 표준 엔진이 손상되고 유해한 배출물이 발생할 수 있습니다.
고부가가치 연료를 얻으려면 증류 및 정제 기술에 대한 2차 투자가 필요하며, 이는 운영에 상당한 비용과 복잡성을 추가합니다.
환경 및 안전 고려 사항
모든 산출물을 책임감 있게 관리하는 것이 중요합니다. 습한 공급 원료에서 생성된 폐수는 처리되어야 합니다. 고체 차는 판매되지 않는 경우 구성에 따라 유해 폐기물로 분류될 수 있으므로 올바르게 폐기해야 합니다.
목표에 맞는 제품 매칭
열분해 제품의 최적의 응용 분야는 전적으로 귀하의 전략적 목표에 따라 달라집니다.
- 현장 에너지 생성에 중점을 두는 경우: 열분해 오일을 산업용 보일러나 용광로에 직접 사용하고 합성 가스를 사용하여 공정이 자급자족하도록 합니다.
- 고부가가치 운송 연료 생산에 중점을 두는 경우: 원유 열분해 오일을 증류, 정제 및 개선하기 위한 2차 정제 시스템에 투자할 준비를 해야 합니다.
- 순환 경제에서 폐기물 관리에 중점을 두는 경우: 오일과 차를 산업 공급망으로 다시 유입되는 회수된 원자재로 간주하여 새로운 화석 연료에 대한 필요성을 대체합니다.
플라스틱 열분해는 강력한 화학적 재활용 도구로, 산출물의 특성과 한계를 명확히 이해하고 관리할 때 문제성 있는 폐기물 흐름을 에너지 및 원자재 공급원으로 전환합니다.
요약표:
| 제품 | 주요 용도 | 주요 특성 |
|---|---|---|
| 열분해 오일(TPO) | 보일러/용광로용 산업용 연료; 정제 연료의 공급 원료 | 중유와 유사; 운송용 사용을 위해 개선 필요 |
| 열분해 가스(합성 가스) | 열분해 반응로용 연료(자급자족); 전기 생산 | 비응축성 가스 혼합물; 외부 에너지 비용 절감 |
| 고체 잔류물(카본 블랙/차) | 저급 고체 연료; 고무/플라스틱/아스팔트용 충전제 | 탄소 풍부; 오염 물질 포함 가능; 농업용 부적합 |
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