효과적이려면, 플라스틱 열분해는 기존 재활용으로는 처리하기 어려운 광범위한 재료를 처리할 수 있습니다. 가장 적합한 원료는 소비 후 플라스틱, 생활 폐기물에서 나오는 혼합 플라스틱, 다층 포장재, 기계적 재활용 시설에서 거부된 재료입니다. 이러한 공급원은 주로 가치 있는 오일과 가스로 효율적으로 분해되는 일반적인 폴리머로 구성됩니다.
핵심 원리는 간단합니다. 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)과 같이 주로 탄소와 수소로 만들어진 플라스틱이 열분해에 이상적입니다. 염소(PVC의 경우) 또는 산소(PET의 경우)와 같은 다른 원소를 포함하는 플라스틱은 관리해야 하는 상당한 기술적 문제를 야기합니다.
열분해에 이상적인 플라스틱
열분해의 효율성은 처리되는 플라스틱 고분자의 화학적 구성에 의해 결정됩니다. 목표는 긴 고분자 사슬을 더 작고 가치 있는 탄화수소 분자로 분해하는 것입니다.
폴리올레핀(PE 및 PP)
폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)은 열분해에 가장 적합한 후보입니다. 이 플라스틱은 쇼핑백과 식품 용기부터 자동차 부품에 이르기까지 모든 곳에 사용됩니다.
이들의 화학 구조는 단순하고 긴 탄소 및 수소 사슬로 구성되어 있습니다. 산소가 없는 상태에서 가열되면 합성 오일(열분해 오일), 가스 및 차(char)의 고수율 혼합물로 깨끗하게 분해됩니다.
이는 생성물을 새로운 연료나 화학 원료로 정제할 수 있으므로 화학적 재활용 및 폐기물 에너지화 응용 분야에서 매우 바람직합니다.
폴리스티렌(PS)
일회용 컵 및 폼 포장재와 같은 품목에서 발견되는 폴리스티렌(PS)도 좋은 후보입니다.
특정 조건에서 열분해될 때 높은 비율의 스티렌 단량체를 생성합니다. 이 단량체는 새로운 폴리스티렌을 생산하는 데 사용되어 폐쇄 루프 재활용 경로를 만듭니다.
문제가 되는 플라스틱 및 그 과제
기술적으로 많은 플라스틱을 열분해할 수 있지만, 일부는 원자 구성으로 인해 상당한 운영 및 환경 문제를 야기합니다.
폴리염화비닐(PVC)
PVC는 열분해에 가장 문제가 되는 플라스틱 중 하나입니다. 그 구조에는 염소 원자가 포함되어 있습니다.
열분해 중 이 염소는 주로 염화수소(HCl) 가스로 방출됩니다. 이 가스는 부식성이 매우 강하여 장비를 손상시키며, 적절하게 제어되지 않으면 유독성 다이옥신을 형성할 수도 있습니다.
소량의 PVC 오염을 처리하기 위해 탈염소화 단계를 갖춘 시스템을 설계할 수는 있지만, 일반적으로 주 원료로는 피하는 것이 좋습니다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)
탄산음료 병 및 식품 용기에 일반적으로 사용되는 PET는 고품질 열분해 오일을 생산하는 데는 덜 이상적입니다.
PET의 고분자 사슬에는 상당한 양의 산소가 포함되어 있습니다. 열분해 중 이 산소는 생성된 오일과 가스에 들어가 에너지 함량을 낮추고 연료로서의 가치를 떨어뜨립니다. 이 공정은 또한 고체 테레프탈산을 생성합니다.
실제 폐기물 흐름 관리
실제로는 플라스틱 폐기물이 완벽하게 분류되는 경우는 거의 없습니다. 열분해는 기계적 재활용이 처리할 수 없는 혼합 및 오염된 흐름을 처리할 수 있는 능력으로 인해 종종 가치가 있습니다.
혼합 플라스틱 폐기물
열분해는 분류되지 않은 생활 폐기물 플라스틱을 효과적으로 처리할 수 있습니다. 최종 제품의 품질은 투입물의 평균이 될 것이며, PE 및 PP의 높은 비율은 일반적으로 사용 가능한 오일을 보장합니다.
다층 포장재
식품 파우치 및 유연 포장재와 같이 서로 다른 플라스틱 층과 알루미늄 층이 결합된 복잡한 재료는 열분해의 주요 후보입니다.
기계적 재활용은 이러한 접합된 층을 분리할 수 없습니다. 그러나 열분해는 플라스틱 구성 요소를 오일과 가스로 분해하여 알루미늄 호일과 같은 물질을 회수할 수 있는 고체로 남길 수 있습니다.
트레이드오프 이해하기
열분해 사용을 선택하는 것은 처리하려는 원료에 따라 일련의 기술적 및 경제적 트레이드오프를 수용하는 것을 포함합니다.
원료 순도 대 비용
깨끗하고 분류된 PE 및 PP 흐름은 가장 높은 품질과 수율의 열분해 오일을 생산할 것입니다. 그러나 이 순수한 원료를 확보하는 데는 비용이 많이 들 수 있습니다.
더 저렴하고 혼합되었으며 오염된 폐기물 흐름을 사용하면 투입 비용이 절감되지만 더 정교하고 견고한 열분해 시스템이 필요합니다. 결과 오일은 사용되기 전에 더 광범위한 업그레이드가 필요할 수도 있습니다.
오염 물질의 영향
흙, 수분, 종이, 유기 폐기물과 같은 비플라스틱 오염 물질은 공정에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 수분은 기화하는 데 많은 에너지를 소비하며, 유기 폐기물은 최종 제품의 화학적 구성을 변경할 수 있습니다.
효과적인 사전 처리(예: 파쇄, 세척 및 건조)는 효율적이고 안정적인 열분해 작업을 보장하기 위한 중요한 단계인 경우가 많습니다.
목표에 맞는 올바른 선택하기
플라스틱 원료의 적합성은 전적으로 기본 목표에 따라 달라집니다.
- 고품질 연료 수율 극대화가 주요 초점인 경우: 깨끗하고 분류된 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 흐름을 우선시하십시오.
- 매립지에서 까다로운 폐기물을 전환하는 것이 주요 초점인 경우: 열분해는 혼합 플라스틱, 다층 포장재 및 기존 재활용 시설에서 거부된 재료에 대한 탁월한 솔루션입니다.
- 폐쇄 루프 화학 재활용이 주요 초점인 경우: 고부가가치 스티렌 단량체를 회수하기 위해 깨끗한 폴리스티렌(PS) 흐름을 목표로 하십시오.
궁극적으로 열분해는 광범위한 플라스틱 폐기물을 가치 있는 자원으로 전환하는 강력하고 유연한 기술을 제공하며, 특히 다른 실행 가능한 재활용 경로가 없는 폐기물에 유용합니다.
요약표:
| 플라스틱 유형 | 열분해 적합성 | 주요 특성 | 주요 산출물 |
|---|---|---|---|
| 폴리에틸렌(PE) & 폴리프로필렌(PP) | 우수 | 단순한 탄소-수소 사슬; 깨끗한 분해 | 고수율 열분해 오일, 가스, 차 |
| 폴리스티렌(PS) | 좋음 | 특정 조건에서 스티렌 단량체 생성 | 새로운 PS용 스티렌(폐쇄 루프) |
| 폴리염화비닐(PVC) | 문제 발생 | 염소 포함; 부식성 HCl 가스 방출 | 손상된 장비, 유독성 부산물 |
| 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) | 덜 이상적 | 산소 포함; 산출물의 에너지 가치 저하 | 저품질 오일, 고체 테레프탈산 |
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