Hvordan vi kan omdanne plastaffald til grøn energi

I eventyrklassikeren Tilbage til fremtiden, Emmett "Doc" Brown bruger energi fra affald til at drive sin DeLorean -tidsmaskine. Men mens en tidsmaskine stadig er et stykke væk, udsigten til at bruge affald til brændstof er ikke så langt fra virkeligheden. Plast, i særdeleshed, indeholder hovedsageligt kulstof og brint, med lignende energiindhold som konventionelle brændstoffer som diesel.

Plast er et af de mest værdifulde affaldsmaterialer - selvom folk smider det med den måde, du ville sandsynligvis ikke vide det. Det er muligt at konvertere al plast direkte til nyttige energiformer og kemikalier til industrien, ved hjælp af en proces kaldet "kold plasmapyrolyse".

Pyrolyse er en opvarmningsmetode, som nedbryder organiske materialer ved temperaturer mellem 400 ℃ og 650 ℃, i et miljø med begrænset ilt. Pyrolyse bruges normalt til at generere energi i form af varme, elektricitet eller brændstoffer, men det kunne være endnu mere fordelagtigt, hvis koldt plasma blev inkorporeret i processen, at hjælpe med at genvinde andre kemikalier og materialer.

Tilfældet for koldplasmapyrolyse

Kold plasmapyrolyse gør det muligt at omdanne plastaffald til brint, metan og ethylen. Både hydrogen og metan kan bruges som rene brændstoffer, da de kun producerer minimale mængder af skadelige forbindelser såsom sod, uforbrændte kulbrinter og kuldioxid (CO₂). Og ethylen er den grundlæggende byggesten i de fleste plastmaterialer, der bruges i hele verden i dag.

Som det står, 40% af plastaffaldsprodukter i USA og 31% i EU sendes til losseplads. Plastaffald udgør også 10% til 13% af kommunalt fast affald. Dette spild har enorme skadelige virkninger på oceaner og andre økosystemer.

Selvfølgelig, at brænde plast for at generere energi er normalt langt bedre end at spilde dem. Men brænding genopretter ikke materialer til genbrug, og hvis forholdene ikke er stramt kontrolleret, det kan have skadelige virkninger på miljøet såsom luftforurening.

I en cirkulær økonomi - hvor affald genbruges til nye produkter, frem for at blive smidt væk - teknologier, der giver nyt liv til affald af plast, kan transformere problemet med at montere affaldsplastik. I stedet for at spilde plast, kold plasma pyrolyse kan bruges til at genvinde værdifulde materialer, som kan sendes direkte tilbage til industrien.

Sådan genvindes plastaffald

I vores nylige undersøgelse testede vi effektiviteten af ​​koldplasmapyrolyse ved hjælp af plastposer, mælk og blegemiddelflasker indsamlet af et lokalt genbrugsanlæg i Newcastle, Storbritannien.

Vi fandt ud af, at 55 gange mere ethylen blev genvundet fra [high density polyethylen (HDPE)] - som bruges til at producere dagligdags genstande som f.eks. Plastflasker og rør - ved hjælp af koldt plasma, sammenlignet med konventionel pyrolyse. Omkring 24% af plastens vægt blev konverteret fra HDPE direkte til værdifulde produkter.

Plasma teknologier er tidligere blevet brugt til at håndtere farligt affald, men processen finder sted ved meget høje temperaturer på mere end 3, 000 ° C, og kræver derfor et komplekst og energikrævende kølesystem. Processen til koldplasmapyrolyse, som vi undersøgte, fungerer ved kun 500 ℃ til 600 ℃ ved at kombinere konventionel opvarmning og kold plasma, hvilket betyder, at processen kræver relativt meget mindre energi.

Det kolde plasma, som bruges til at bryde kemiske bindinger, igangsætte og begejstre reaktioner, genereres fra to elektroder adskilt af en eller to isolerende barrierer.

Koldt plasma er unikt, fordi det hovedsageligt producerer varme (meget energiske) elektroner - disse partikler er gode til at nedbryde de kemiske bindinger af plast. Elektricitet til at generere det kolde plasma kan hentes fra vedvarende energikilder, med de kemiske produkter, der stammer fra processen, der bruges som en form for energilagring:hvor energien opbevares i en anden form for senere at blive brugt.

Fordelene ved at bruge koldt plasma frem for konventionel pyrolyse er, at processen kan kontrolleres tæt, gør det lettere at knække de kemiske bindinger i HDPE, der effektivt omdanner tunge kulbrinter fra plast til lettere. Du kan bruge plasmaet til at omdanne plast til andre materialer; brint og metan til energi, eller ethylen og carbonhydrider til polymerer eller andre kemiske processer.

Bedst af alt, reaktionstiden med koldt plasma tager sekunder, hvilket gør processen hurtig og potentielt billig. Så, kold plasmapyrolyse kunne tilbyde en række forretningsmuligheder for at gøre noget, vi i øjeblikket spilder, til et værdifuldt produkt.

Storbritannien kæmper i øjeblikket med at nå et mål for genbrug af husholdninger på 50% i 2020. Men vores forskning viser et muligt sted for plast i en cirkulær økonomi. Med kold plasmapyrolyse, det kan endnu være muligt at indse den sande værdi af plastaffald - og gøre det til noget rent og nyttigt.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.