بحث استفاده از پسماندهاي پلاستيکي براي توليد سوخت مايع از کجا و چگونه آغاز شد؟
طي چند ساله اخير موضوع پسماندهاي پالايشي و فرآورده هاي سنگين هيدروکربوري به عنوان يکي ازمعضلات صنعت پالايشگاهي کشورهمواره مطرح بوده است و ما هم تلاش خود را در زمينه تبديل مواد سنگين هيدروکربني به مواد سبک همانند بنزين وگازوئيل آغاز کرديم.
دراين خصوص مواد سنگين مانند قير و مازوت (نفت کوره) در فهرست اول تحقيقات ما قرار گرفت که موفق شديم با ساخت کاتاليست مورد نياز پس از بارها آزمايش و خطا و تغيير فرمولاسيون آن به نتيجه مطلوب برسيم.
البته مشکلي که دراين زمينه داشتيم ، وجود محصولات توليدي بسيار بد بو به دليل وجود مرکاپتان ها و ترکيبات گوگردي است که از بوي نامطبوعي برخوردارند که حذف اين مواد مزاحم ، خود رشته ديگري از تحقيقات به حساب مي آيد که از عهده ما خارج است.
دراين ميان به طور اتفاقي توجه ما به بسته هاي گرانول پليمرهاي پلي تيلن و پلي پروپيلن معطوف شد و از آنجا که ترکيب ساختمان ملکولي اين مواد پليمري شبيه قير و مازوت است و تنها در وزن ملکولي با يکديگر تفاوت دارند، اين انديشه در ما قوت گرفت که از پسماندهاي پلاستيکي که عموما اختلاف کمي در ساختار ملکولي با يکديگر دارند و به وفور در پسماندهاي زباله هاي شهري ، صنعتي و پزشکي يافت مي شوند، مي توان به عنوان خوراک و مواد اوليه راکتور استفاده کرد.
به علاوه در صنايع پتروشيمي ، در عمليات توليد پلي اتيلن ، پلي پروپيلن ، پي.وي.سي و غيره مقادير زيادي ضايعات پليمري به وجود مي آيد که غيرقابل استفاده هستند.
اين ضايعات نيز خوراک بسيار مناسبي براي راکتورها به منظور تبديل به بنزين و گازوئيل هستند.

در پروژه شما، چرخه تبديل مواد پلاستيکي به سوخت شامل چه مراحلي مي شود؟

اين پروژه از يک واحد شستشو، آماده سازي و خردسازي قطعات پلاستيکي و انتقال آن به راکتور تبديل کننده تشکيل شده است.
در راکتور پس از انجام واکنش هاي لازم در جوار کاتاليست ، پلاستيک ها به بنزين و گازوئيل تبديل مي شوند. سپس مواد سبک نفتي توليد شده به خارج از راکتور انتقال مي يابند.
در اين مرحله اين مواد سبک فيلتر شده و آماده بهره برداري مي شوند.

پيوندهاي محکم کربني در ضايعات پليمري چگونه و طي چه مکانيسمي ، ساختار ملکولي بنزين را تشکيل مي دهند؟
پسماندهاي پلاستيکي ، ضايعات پلاستيکي ، زباله هاي پلاستيکي و يا هر نوع مواد ديگري که به نوعي از جنس پلاستيک ها باشند، عموما پايه هيدروکربوري داشته و از کربن و هيدروژن تشکيل شده اند.
اين کربنها همانند حلقه هاي زنجيري طويل به يکديگر متصل شده اند و به عبارتي پلاستيک ها و مواد پليمري را تشکيل مي دهند.
طول اين زنجيره و چگونگي قرار گرفتن شاخه هاي جانبي در اين زنجيرها نوع پليمر را تعيين مي کند؛ براي مثال پلي اتيلن که حدود 60درصد مواد پليمري را تشکيل مي دهد، از يک زنجير ساده کربن بدون هيچ گونه شاخه و برگي شکل گرفته است در حالي که پلي پروپيلن همانند پلي اتيلن بوده و تنها وجه افتراق آن با پلي اتيلن در يک شاخه جانبي تک کربني و تکرار آن در هر 3کربن است.
زباله ها و ضايعات پلاستيکي در اصل همين زنجيره هاي محکم کربني هستند که از نقطه نظر شيميايي داراي باندهاي شيميايي پايداري هستند که متاسفانه پس از مصرف تنها به خاطر از دست دادن ظاهر و رنگ روي خود به دور انداخته مي شوند.
به عبارتي تنها ظواهر فيزيکي نامناسب سبب از سرويس خارج شدن اين مواد شده است ، در حالي که از نظر شيميايي تغيير آنچناني نکرده اند و شبيه روز نخست سرويس دهي کيفيت مشابهي دارند.
به هر حال ما بدون توجه به ظاهر فيزيکي زباله ها و ضايعات پلاستيکي که بسيار پايدار است و مي تواند سالها در طبيعت باقي بماند و مخاطرات زيست محيطي ايجاد کند، در يک فرآيند کاتاليستي ، ملکول هاي اين مواد را به اصطلاح مي شکنيم و به ملکول هاي کوچک تر تبديل مي کنيم.
به عبارت ديگر با استفاده از کاتاليست که همانند قيچي عمل مي کند، زنجيره هاي مواد پليمري را که از دهها هزار کربن تشکيل شده به صورت منظم و بريده از يکديگر جدا و زنجيره هاي کوتاه 5الي 10کربني ايجاد مي کنيم.
اين مواد توليد شده در واقع همان بنزين است که با کنترل توزيع درصد آنها در راکتور به وسيله حرارت و فشار به دست مي آيد.

در طرح ارائه شده، منظور از مواد سنگين هيدروکربني چيست و کدام دسته از مواد سوختي از تبديل آنها حاصل مي شود؟
مواد سنگين هيدروکربني شامل 2گروه اصلي يعني گروه پتروشيمي مانند پليمرهاي نفتي ، پلي اتيلن ، پلي پروپيلن ، پلي واينال کلرايد، PET، نايلون ها، غيره و گروه فرآورده هاي نفتي همچون قير، مازوت ، روغن ها و گازوئيل سنگين مي شوند که عموما در پالايشگاه توليد مي شوند.
در اين طرح با توجه به اين که طراحي دستگاه ها در راکتور به عهده ماست و نيزکاتاليست ، نوع و درصد آن را نيز خود تعيين مي کنيم ، قادر هستيم تقريبا هر نوع سوخت سبک از گاز طبيعي ، گاز مايع و حلال هاي سبک نفتي گرفته تا بنزين ، گازوئيل و روغن موتور را توليد کنيم.

مواد سوختي به دست آمده به چه نسبتي حاصل مي شوند؟
از يک کيلو مواد پلاستيکي حدود 800 گرم سوخت مايع (80درصد)، حدود 10 گرم سوخت گازي (10درصد) و حدود 10درصد سوخت جامد (کک 100درصد) توليد مي شود.
به عبارتي تقريبا اين عمليات پسماندي ندارد و تمام مواد ورودي به سيستم به سوخت مايع ، جامد و گاز تبديل مي شود.

اين طرح چه مزيتهايي نسبت به طرحهاي مشابه دارد؟
در اين طرح حدود 80درصد وزن پلاستيک به مايعات سبک نفتي از قبيل بنزين وگازوئيل تبديل مي شود، در حالي که در طرحهاي مشابه حداکثر اين ميزان به 20درصد مي رسد؛ بعلاوه مواد توليد شده در طرحهاي مشابه در حد مازوت و ديگر مايعات سنگين هيدروکربني است.
بازدهي اين کار حدود 80درصد است ؛ البته 20درصد باقي مانده نيز قابل استفاده است. براي مثال 10درصد گاز براحتي به عنوان سوخت راکتور قابل استفاده است.

آيا اين طرح در حال حاضر در فاز اجرايي قرار گرفته است؟
ما هم اکنون در حال ساخت يک واحد نيمه صنعتي به ظرفيت 5تن در روز هستيم که سفارش يک شرکت در بخش خصوصي است.
 
 منبع:jumptochem