본질적으로, 열분해와 소각 모두 고열을 사용하여 플라스틱 폐기물을 처리하지만, 근본적으로 다른 화학적 원리와 완전히 다른 목표를 가지고 작동합니다. 소각은 열을 발생시키기 위해 산소가 있는 상태에서 플라스틱을 빠르게 태우는 연소 과정인 반면, 열분해는 산소가 없는 환경에서 열을 사용하여 플라스틱을 새로운 화학 제품으로 분해하는 열분해 과정입니다.
결정적인 차이점은 단순히 온도가 아니라 산소의 유무입니다. 소각은 저장된 에너지를 방출하기 위해 플라스틱을 파괴하는 반면, 열분해는 화학적 가치를 회수하기 위해 플라스틱을 분해합니다.
근본적인 차이점: 산소의 역할
산소의 유무는 전체 화학 경로와 결과적으로 각 공정의 결과를 결정합니다.
소각: 과잉 산소 상태에서의 연소
소각은 간단히 말해 태우는 것입니다. 이는 플라스틱 폐기물을 다량의 산소가 있는 상태에서 일반적으로 850°C에서 1100°C의 매우 높은 온도로 가열하는 것을 포함합니다.
이 과정은 유기물을 완전히 분해하는 발열 반응인 급격한 연소을 유발합니다. 주된 목표는 플라스틱의 화학 결합에 저장된 최대량의 에너지를 방출하는 것입니다.
열분해: 산소가 없는 열분해
열분해는 열분해의 한 형태입니다. 이는 일반적으로 산소가 완전히 또는 거의 없는 제어된 환경에서 플라스틱 폐기물을 350°C에서 600°C 사이로 가열하는 것을 포함합니다.
산소가 없기 때문에 플라스틱은 타지 않습니다. 대신, 플라스틱을 구성하는 긴 폴리머 사슬이 열에 의해 "파쇄"되어 더 작고 단순한 분자로 분해됩니다. 이는 파괴 공정이 아니라 물질 회수 공정입니다.
두 가지 산출물의 이야기: 에너지 대 자원
각 공정의 목표는 주요 산출물에 직접적으로 반영됩니다. 하나는 즉각적인 에너지와 재를 생성하고, 다른 하나는 새로운 화학 제품 포트폴리오를 생성합니다.
소각의 산출물: 재와 에너지
소각의 주요 생성물은 열과 재입니다. 이 강렬한 열은 물을 끓여 증기를 생성하고, 이 증기는 현대적인 폐기물 에너지화 시설에서 터빈을 구동하여 전기를 생산하는 데 사용됩니다.
다른 산출물은 배가스(주로 이산화탄소와 수증기이지만 오염 물질도 포함)와 매립되거나 재활용되어야 하는 불활성 고체 잔류물인 바닥재(bottom ash)입니다.
열분해의 산출물: 오일, 가스 및 차르
열분해는 플라스틱을 세 가지 가치 있는 흐름으로 분해합니다.
- 열분해 오일(또는 "타르 오일"): 새로운 연료 또는 새로운 플라스틱을 만드는 데 사용되는 화학 원료로 정제될 수 있는 액체 합성 원유.
- 합성 가스(Syngas): 열분해 시설 자체를 구동하는 데 사용될 수 있는 가연성 가스(수소 및 메탄 등)의 혼합물.
- 고체 차르(또는 "카본 블랙"): 착색제, 산업용 충전제 또는 토양 개량제로 사용될 수 있는 고체 탄소 함유 잔류물.
상충 관계 이해하기
어떤 기술도 완벽한 해결책은 아닙니다. 각각은 관리해야 할 상당한 운영 및 환경적 과제를 안고 있습니다.
소각의 딜레마: 에너지 대 배출
폐기물 에너지화 시설은 매립 부피를 줄이고 전력을 생산하는 효과적인 방법이지만, 혼합 폐기물의 연소는 주요 관심사입니다.
특히 PVC와 같이 염소를 포함하는 플라스틱을 태우면 매우 유독한 다이옥신과 퓨란이 생성될 수 있습니다. 또한 중금속과 산성 가스를 방출합니다. 현대식 소각로는 이러한 오염 물질이 대기로 방출되기 전에 포집하기 위해 비싸고 복잡한 배가스 처리 시스템이 필요합니다.
열분해의 퍼즐: 원료 순도 및 경제성
열분해는 플라스틱 원료의 순도에 매우 민감합니다. 음식물 쓰레기, 종이 및 특정 유형의 플라스틱(특히 PVC)과 같은 오염 물질은 열분해 오일의 품질을 저하시켜 정제를 어렵고 비싸게 만들 수 있습니다.
이는 성공적인 열분해를 위해서는 플라스틱 폐기물의 효과적인 선별 및 전처리가 중요하며, 이는 물류적 복잡성과 비용을 추가한다는 것을 의미합니다. 규모에 따른 경제적 타당성 달성은 여전히 해당 산업에 중요한 과제입니다.
목표에 맞는 올바른 선택
소각과 열분해 사이의 선택은 명확한 폐기물 관리 목표에 따른 전략적 결정입니다.
- 주요 초점이 폐기물 부피의 최대 감소 및 즉각적인 에너지 생성인 경우: 소각은 혼합 폐기물의 원시 에너지 가치를 전기로 변환하는 데 더 성숙하고 직접적인 기술입니다.
- 주요 초점이 자원 회수 및 순환 경제 발전에 있는 경우: 열분해는 플라스틱 폐기물을 가치 있는 화학 원료로 되돌려 새로운 제품 생산을 가능하게 하는 경로를 제공합니다.
- 주요 초점이 분류되지 않은 생활 폐기물 관리에 있는 경우: 현대적인 폐기물 에너지화 소각 시설은 이 복잡한 흐름을 처리하도록 특별히 설계된 반면, 열분해는 훨씬 더 깨끗하고 균일한 원료를 필요로 합니다.
궁극적으로 올바른 기술을 선택하는 것은 폐기물을 에너지로 파괴하는 것이 목표인지 아니면 재료로 분해하는 것이 목표인지에 전적으로 달려 있습니다.
요약표:
| 특징 | 소각 | 열분해 |
|---|---|---|
| 공정 유형 | 연소 (산소 사용) | 열분해 (산소 미사용) |
| 주요 목표 | 에너지 생산 및 부피 감소 | 자원 회수 및 화학 원료 생산 |
| 일반적인 온도 | 850°C - 1100°C | 350°C - 600°C |
| 주요 산출물 | 열, 전기, 재 | 열분해 오일, 합성 가스, 고체 차르 |
| 주요 과제 | 대기 오염 제어 | 원료 순도 및 경제적 타당성 |
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