Atık lastiklerin ve kauçuk ürünlerin plazma piroliziyle işlenmesi

Modern toplumun başlıca sorunlarından biri, insan faaliyetlerinin ürettiği katı atık miktarının artan hızıdır; bu durum büyük bir çevre kaygısı doğurmuştur. Otomobil ve kamyon lastikleri, bisiklet lastikleri, motosiklet lastikleri, tarım lastikleri ve poliizopren esaslı diğer ürünler gibi kullanılmış lastiklerin bertarafı, bu sorunların büyük bir bölümünü oluşturur; çünkü dünya genelinde her yıl 1,3 milyar lastiğin kullanım ömrünü tamamladığı tahmin edilmektedir.

Plasma Power olarak, tesisin tasarımında ve imalatında ekonomik ve çevresel gereklilikleri aynı anda karşılamak üzere en ekonomik ve en ileri teknikleri kullanmayı hedefliyoruz. Bu malzemenin çok büyük miktarlarının yeniden işlenmesinde olası bir çözüm olarak ısıl değerlendirme de öne çıkmaktadır. Isıl değerlendirmenin üç ana teknolojisi piroliz, gazlaştırma ve yakmadır.

• 01Piroliz: oksijen yokluğunda ısıl bozunma.
• 02Yanma: oksijen varlığında ısıl bozunma.
• 03Gazlaştırma: gazlaştırma ajanı (su buharı akımı, hava vb.) varlığında ısıl bozunma.

Gazlaştırma, kontrollü miktarda oksijen ya da su buharı ile organik atık veya biyokütle gibi karbonlu malzemelerin karbon monoksite ve hidrojene dönüştürülmesini sağlayan ısıl bir süreçtir (T > 750 °C). Sentez gazı ya da syngas olarak da adlandırılan bu gaz karışımı, gaz türbinlerini veya yakıt hücrelerini beslemek için uygun bir kaynaktır.

Önemli geri kazanım teknolojilerinden biri pirolizdir. Atık organik malzemelerin (yağlı çamur: yakıt tankının dibindeki kalıntı, yakıt filtresinde biriken yakıt kalıntısı, madeni yağın arıtılmasından kalan kalıntı, yağlı atıklar; kentsel atıktaki organik malzemeler: yağ, sabun, lastik, plastik, tekstil ve benzerleri) yararlı ürünlere dönüştürülmesinde piroliz üzerine on yıllardır kapsamlı bilgi birikimi oluşturulmaktadır. Lastiklerin pirolizi, lastik kauçuğunun inert atmosferde belirli bir sıcaklıkta (300 °C-900 °C) ısıl olarak bozunmasını içerir. Ömrünü tamamlamış lastiklerin pirolizine gösterilen ilgi giderek artmaktadır; çünkü süreç koşulları, lastiğin çelik karkasının yanı sıra yüksek enerjili yağ, gaz ve kalıntı char üretecek biçimde optimize edilebilir. Çelik, demir-çelik sektörüne geri kazandırılır. Diğer üç ürün ise enerji (yakıt) ve/veya kimyasal kaynak olarak kullanılır.

Piroliz sürecinde lastiklerin organik uçucu maddesi, düşük molekül ağırlıklı ürünlere, sıvılara ya da gazlara ayrışır. İnorganik bileşenler ve uçucu olmayan karbon siyahı, görece değişmeden kalan katı bir kalıntı olarak geride kalır ve bu nedenle değerli uygulamalarda geri kazanılabilir.

Piroliz süreci, otomobil parçalama artıklarında (ASR) olduğu gibi, başka malzemelerle (toprak, tekstil, cam vb.) karışmış pek çok farklı plastiği içeren karmaşık atıklar için özellikle uygundur; bu süreç ön temizleme gerektirmez ve katı ürün, metal imalatında ve karbon siyahının aktifleştirilmesinde kullanılabilir.

Plazma gazlaştırma tesisi: hurda lastik, kauçuk, atık bertarafı, işleme, kraking, piroliz, enerji, hidrojen üretimi, eea epa

Plazma, katı, sıvı ve gaz gibi daha tanıdık hâllerin ardından gelen, maddenin dördüncü hâli olarak kabul edilir. Bir gaza yeterli enerji verilmesi o gazı plazmaya dönüştürür. Başka bir deyişle plazma, örneğin bir elektriksel deşarj sonucunda ortaya çıkan iyonlaşmış gazdır. Termal plazma pirolizi, karbonlu bir katının yüksek sıcaklıklarda (10.000 °C > T > 5.000 °C) sınırlı miktarda oksijenle tepkimeye sokulması süreci olarak tanımlanabilir. Amaç, ısıl değeri 4-9 MJ/Nm³ aralığında olan yanıcı gaz ile karbonlu katı ürünler elde etmektir; sıvı ürün oluşmaz. Yüksek tepkinliğe sahip plazma bölgesinde, yüksek enerjili ışınımla birlikte elektronlar, iyonlar ve uyarılmış moleküller büyük bir oranda bulunur. Karbonlu malzemeler plazmaya verildiğinde plazma tarafından çok hızlı biçimde ısıtılır. Uçucu madde açığa çıkar ve krakinge uğrayarak hidrojenin ve metan ile asetilen gibi hafif hidrokarbonların oluşmasına yol açar. Yüksek sıcaklık, plazmanın yüksek ısıtma hızıyla birleşerek organik atığın parçalanmasını sağlar; sonuçta besleme özelliklerine ve işletme koşullarına göre değişen niteliklerde bir gaz ve bir katı kalıntı oluşur. Gaz ürün miktarı beslemenin %70-80'ine kadar ulaşabilir; karşılaştırma için, ömrünü tamamlamış lastiklerin geleneksel pirolizinde gaz ürün yavaş pirolizde yalnızca %10-20, hızlı pirolizde %30-50 düzeyindedir. Gaz ürünün ısıl değeri buna bağlı olarak 4-9 MJ/Nm³ aralığındadır.

Dolayısıyla kazanlarda doğrudan yakma, gaz türbinleri veya gaz motorları gibi çeşitli enerji uygulamalarında doğrudan yakıt olarak kullanılabilir. Plazma pirolizinden elde edilen char'ların ısıl değerleri genellikle linyitin ve kokun ısıl değerleriyle karşılaştırılabilir düzeydedir; bu nedenle doğrudan katı yakıt olarak kullanılabilirler.

Termal plazma reaktörleri, yüksek işleme sıcaklıklarına ulaşmak için önemli miktarda enerji girdisine ihtiyaç duyar. Bu da işletilmelerini maliyetli kılar. Plasma Power olarak süreci, piroliz ürünlerinin enerji içeriğinin değerlendirileceği ve geri kazanılacağı biçimde tasarlıyor ve optimize ediyoruz. Böylece plazma piroliziyle işleme süreci enerji bakımından kendi kendine yeter hâle gelir ve işletme maliyeti belirgin biçimde düşer. Plazma pirolizinin avantajları şunlardır:

• 01Atık malzemedeki fiziksel ve kimyasal değişimleri eş zamanlı ve hızlı biçimde tetiklemek üzere ısı enerjisinin verimli aktarımı.
• 02Çok kompakt, yüksek işleme kapasiteli ve hızlı tepki veren reaktörlerde yüksek ve etkili işleme sıcaklıklarına kolayca ulaşılması.
• 03Plazma piroliz ürünlerinin özelliklerinin enerji üretimine uygun olması.
• 04Çevreyi kirletmemesi ve insan sağlığına zararlı maddeleri parçalayabilmesi; ürünlerin ise öngörülebilir, zararsız ve halk sağlığı ile çevre açısından kabul edilebilir olması.

Lastiklere piroliz (ya da plazma pirolizi veya ark plazma pirolizi) reaktöründe uygulanan ısıl etki, hidrokarbon gazı üretir; bu gaz ardından yoğuşturularak sentetik sıvı yakıtlara ve cüruf hâlinde mineral kalıntıya dönüşür. Cüruf, plazma gazlaştırma ünitelerinde besleme hammaddesi olarak kullanılır; sıvı sentetik yakıtlar ise benzin ve motorin fraksiyonu üretiminde ticarileştirilebilir. Çelik kord, hazırlık aşamasında ayrılır ya da mineral kalıntı çıkış sistemi üzerinden boşaltılır ve satılmak üzere hammadde olarak değerlendirilir.

Tehlikeli atıkların (miadı dolmuş ilaçlar, yasaklı pestisitler, plastik dişliler, patolojik atıklar, kaplar vb.) eksiksiz ve güvenli biçimde ortadan kaldırılmasının yolu yüksek sıcaklıklı (plazma) pirolizdir. Plasma Power plazma-kimyasal reaktörleri, her gazlaştırma tesisinin ana bölümünü oluşturur ve her müşteri için malzeme içeriğine ve uygulamasına göre farklı montaj ve konfigürasyonlarla tasarlanır, optimize edilir ve imal edilir:

• 01Tıbbi atık
• 02Biyolojik atık
• 03Kentsel atık gazlaştırma
• 04Organik çözücüler, boyalar, vernikler, yapıştırıcılar, mastikler ve reçineler gibi boya ve vernik kaynaklı sıvı atıkların parçalanması
• 05Atık su arıtımında ve suyun değerlendirilmesinde ortaya çıkan su şartlandırma atıkları ile atık su arıtma tesislerinin sıvı atıkları
• 06Kimyasal ve biyolojik silah bileşenlerinin imhası
• 07Ark deşarjlı plazma teknolojimiz, tehlikeli atık işleme dâhil pek çok uygulama türü için etkili bir araçtır

Zararlı maddelerin etkisizleştirilmesi süreçlerinde plazma teknolojisine duyulan ilgi çok büyüktür. Bunu; plazma ortamında kimyasal tepkimeler gerçekleştirmek (metan pirolizi, titanyum oksit üretimi, saf maddelerin oksitlerinden ve klorürlerinden indirgenmesi: uranyum, titanyum, germanyum, tantal vb.), nükleer santraller için uranyum oksitlerin plazma-kimyasal yöntemle üretimi, silisyum tetraflorürün (SiF4) hidropirolizi ve bundan hidrojen florür (HF) ile ultradispers silisyum oksit (Si02) elde edilmesi, titanyum klorürden (TiCl4) titanyum dioksit (Ti02) üretimi ve benzeri amaçlarla kullanabiliriz.