Існує фундаментальна відмінність між спалюванням деревини та її нагріванням до стану розкладання. Спалювання – це горіння. Для нього потрібний кисень. В результаті утворюються попел, дим і тепло. Піроліз – це інший процес. Це хімічне розкладання, викликане теплом у безкисневому (або майже безкисневому) середовищі.
Ця різниця має значення. Коли ви спалюєте щось, ви вступаєте у реакцію з повітрям. Коли ви піддаєте матеріал піролізу, ви буквально розварюєте його на частини. Процес починається в той момент, як ви використовуєте тепло. Це перший крок у газифікації та горінні, але він також існує як самостійний метод переробки органічних вуглецевмісних матеріалів.
Механіка тепла та відсутності кисню
Швидкість піролізу зростає у міру підвищення температури. У промислових масштабах температура часто перевищує 430 ° C (близько 800 ° F). Більш дрібні та делікатні процеси можуть використовувати значно нижчі температури. Мета залишається такою самою: розірвати молекулярні зв’язки, не додаючи кисень.
Результатом є суміш із трьох різних продуктів. Ви отримуєте газоподібні компоненти. Ви отримуєте твердий залишок, що складається з вуглецю та золи. І ви отримуєте рідину, відому як піролізне масло або біонафту. Іноді цю рідину називають дьогтем.
Два історичні приклади визначають наше розуміння цього процесу. Нагрівайте деревину без кисню, і ви отримаєте біовугілля, форму деревного вугілля. Нагрівайте вугілля, і ви отримаєте кокс. Кокс служить промисловим паливом та теплозахисним екраном. Обидва продукти є стабільні тверді речовини, що залишилися після того, як більш леткі частини були видалені у вигляді газу або олії.
Очищення від забруднювачів
Піроліз – це не лише виробництво палива. Це потужний інструмент для усунення забруднень. Зокрема він справляється з органічними забруднювачами.
Процес працює двома способами. Перший – це руйнація. Тепло розкладає складні органічні забруднювачі на сполуки з нижчою молекулярною масою. Другий – це видалення. Забруднювачі відокремлюються від матеріалу, який вони забруднили, навіть якщо вони не були повністю знищені.
Це корисно для речовин, які розщеплюються або розкладаються під впливом тепла. Поліхлоровані біфеніли (ПХБ), діоксини та поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ) є яскравими прикладами. Піроліз розбирає ці небезпечні органічні молекули.
Він не працює з усім. Неорганічні матеріали, такі як метали, не можуть бути видалені або знищені цим способом. Однак піроліз може зробити ці метали інертними, стабілізувавши їх, щоб вони не вимивалися в довкілля.
Шини та осад
Екологічні застосування – це та область, де технологія стає практичною. Розглянемо автомобільні шини. Вони створюють величезну проблему для звалищ. Багато регіонів борються з їхнім обсягом. При спалюванні в традиційних сміттєспалювальних заводах шини виділяють ПАУ та важкі метали у повітря.
Піроліз пропонує чистіший шлях. Нагріваючи шини без кисню, ви розкладаєте їх на три корисні потоки. Ви отримуєте газ та олію, які можуть служити паливом. Ви отримуєте сажу. Цей твердий залишок є цінним. Він діє як наповнювач у нових гумових виробах. Він використовується у фільтрах. Він застосовується у паливних елементах.
Осад стічних вод ще одна мета. Очищення стічних вод залишає після себе напівтвердий матеріал, багатий на поживні речовини, але також містить забруднювачі. Піроліз може видалити органічні забруднювачі, такі як синтетичні гормони з цього осаду. Він також нейтралізує важкі метали. В результаті виходить матеріал, який можна безпечно використовувати як добрива.
Біомаса та біонафта
Перспективи для зелених технологій у біомасі. Біологічні матеріали, такі як деревина, цукрова тростина та інші культури є потенційною заміною енергії на основі нафти.
Біомаса складна. Вона містить целюлозу, геміцелюлозу та лігнін. Піроліз впливає ці структури. Тепло змушує целюлозу та геміцелюлозу руйнуватися. Частина лігніну також розкладається. Ці дрібніші молекули виходять як газу.
Коли ви охолоджує цей газ, він конденсується. Він перетворюється на біонафту. Маса, що залишилася – в основному лігнін, який не випарувався – залишається у вигляді твердого біовугілля. Також утворюються неконденсуються гази.
Цей процес створює рідке джерело палива із сільськогосподарських відходів. Він утворює твердий поглинач вуглецю у формі біовугілля. Він генерує газ для одержання енергії. Все це відбувається без традиційного спалювання біомаси.
Хімія проста. Області застосування великі. Ми беремо те, що зазвичай викидаємо або спалюємо, і перетворюємо це на ресурси за допомогою тепла та тиші. Решта залежить від того, як ми масштабуємо цей процес.
