Mezi spalováním dřeva a jeho topením až do rozkladu je zásadní rozdíl. Pálení je pálení. Vyžaduje to kyslík. Výsledkem je popel, kouř a teplo. Pyrolýza je jiný proces. Jde o chemický rozklad způsobený teplem v prostředí bez kyslíku (nebo téměř bez kyslíku).
Na tomto rozlišení záleží. Když něco spálíte, reagujete vzduchem. Když materiál pyrolyzuješ, doslova ho „rozvaříš“. Proces začíná v okamžiku, kdy aplikujete teplo. Toto je první krok při zplyňování a spalování, ale existuje také jako samostatná metoda pro zpracování materiálů obsahujících organický uhlík.
Mechanika tepla a nedostatku kyslíku
Rychlost pyrolýzy se zvyšuje s rostoucí teplotou. V průmyslovém měřítku teploty často překračují 430 °C (asi 800 °F). Menší a jemnější procesy mohou používat výrazně nižší teploty. Cíl zůstává stejný: rozbít molekulární vazby bez přidání kyslíku.
Výsledkem je směs tří různých produktů. Získáte plynné složky. Získáte pevný zbytek skládající se z uhlíku a popela. A získáte kapalinu známou jako pyrolýzní olej nebo bioolej. Někdy se této kapalině říká dehet.
Dva historické příklady formují naše chápání tohoto procesu. Zahřejte dřevo bez kyslíku a získáte biouhel, formu dřevěného uhlí. Zahřejte uhlí a získáte koks. Koks slouží jako průmyslové palivo a tepelný štít. Oba produkty jsou stabilní pevné látky, které zůstávají po odstranění těkavějších částí jako plyn nebo olej.
Čištění znečišťujících látek
Pyrolýza není jen o výrobě paliva. Jedná se o účinný nástroj pro odstraňování nečistot. Zejména si poradí s organickými polutanty.
Proces funguje dvěma způsoby. První je destrukce. Teplo rozkládá složité organické polutanty na sloučeniny s nižší molekulovou hmotností. Druhým je odstranění. Kontaminanty jsou odděleny od materiálu, který kontaminovaly, i když nebyly zcela zničeny.
To je užitečné pro látky, které se působením tepla „rozdělují“ nebo se rozkládají. Pozoruhodnými příklady jsou polychlorované bifenyly (PCB), dioxiny a polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH). Pyrolýza tyto nebezpečné organické molekuly rozkládá.
Se vším to nejde. Anorganické materiály, jako jsou kovy, nelze touto metodou odstranit ani zničit. Pyrolýza však může tyto kovy učinit inertními a stabilizovat je tak, aby se nevyloučily do prostředí.
Pneumatiky a sediment
Environmentální aplikace jsou tam, kde se technologie stává praktickou. Zvažte pneumatiky automobilu. Vytvářejí obrovský problém pro skládky. Řada regionů se potýká se svým objemem. Při spalování v tradičních spalovnách pneumatiky uvolňují do ovzduší PAH a těžké kovy.
Pyrolýza nabízí čistší cestu. Zahříváním pneumatik v nepřítomnosti kyslíku je rozložíte na tři užitečné proudy. Získáte plyn a ropu, které mohou sloužit jako palivo. Dostanou saze. Tento pevný zbytek je cenný. Působí jako plnivo v nových pryžových výrobcích. Používá se ve filtrech. Používá se v palivových článcích.
Dalším cílem jsou čistírenské kaly. Čištění odpadních vod za sebou zanechává polotuhý materiál, který je bohatý na živiny, ale také obsahuje škodliviny. Pyrolýza může z tohoto kalu odstranit organické nečistoty, jako jsou syntetické hormony. Neutralizuje také těžké kovy. Výsledkem je materiál, který lze bezpečně použít jako hnojivo.
Biomasa a bioolej
Vyhlídky pro zelené technologie jsou v biomase. Biologické materiály, jako je dřevo, cukrová třtina a další plodiny, jsou potenciálními náhradami energie na bázi ropy.
Biomasa je komplexní. Obsahuje celulózu, hemicelulózu a lignin. Pyrolýza ovlivňuje tyto struktury. Teplo způsobuje rozpad celulózy a hemicelulózy. Část ligninu se také rozkládá. Tyto menší molekuly vycházejí jako plyn.
Když tento plyn ochladíte, zkondenzuje. Promění se v bio-olej. Zbývající hmota – většinou lignin, který se neodpařil – zůstává jako pevný biouhel. Vznikají také nekondenzovatelné plyny.
Tento proces vytváří zdroj kapalného paliva ze zemědělského odpadu. Vytváří pevnou uhlíkovou jímku ve formě biouhlu. Vyrábí plyn pro energii. To vše se děje bez tradičního spalování biomasy.
Chemie je jednoduchá. Oblasti použití jsou rozsáhlé. Bereme to, co bychom normálně vyhodili nebo spálili, a pomocí tepla a ticha to proměníme ve zdroje. Zbytek závisí na tom, jak tento proces škálujeme.
