VL9 Energetische und Rohstoffliche Verwertung Flashcards
(33 cards)
Wann ist eine rohstoffliche Verwertung vorzuziehen?
Elastomere und Duromere, wie z. B. meist bei Polyurethanen, entziehen sich
einem Umschmelzprozess (werkstoffliche Verwertung).
Die werkstoffliche Verwertung ist hier meist nur in Form von
Partikelverwertung in begrenztem Umfang, z. B. in Verbundwerkstoffen,
möglich.
Da Polyester, Polyamide und Polyurethane zu den hochwertigen (energie -und
rohstoffintensiven) Kunststoffen gehören, ist der Wertverlust hoch, wenn durch
Verbrennung lediglich der Energieinhalt des Stoffes zurückgewonnen wird.
Vor- und Nachteile Rohstoffliche Verwertung
A.
die Kunststoffe müssen nicht vorher nach Gruppen sortiert
werden das Verfahren gestattet eine große Einsparung von
Erdöl sowie ein großes Einsatzspektrum der erhaltenen
Rohstoffe
B.
aufwendiges teures Verfahren, da ein großer Energieaufwand
nötig ist, um die Kunststoffe wieder in Rohstoffe zu zerlegen.
Das geläufigste Beispiel für rohstoffliche Verwertung in Europa
ist derzeit die Nutzung von Kunststoffabfall in Hochöfen, wo
Kunststoffe in Synthesegas verwandelt werden und Koks, Kohle
oder Erdgas ersetzen
In bestimmten Fällen ist es aus technischen
oder wirtschaftlichen Gründen nicht
möglich, Kunststoffabfälle dem
werkstofflichen Recycling zuzuführen. Dann…
Dann besteht die Möglichkeit, die chemische Struktur der Makromoleküle zu zerlegen und die molekularen Bruchstücke für neue Synthesen zu verwenden. Solche Verfahren werden als rohstoffliches Recycling bezeichnet.
Wann wird Solvolyse genutzt?
Kondensationspolymere
PET
PA
PUR
Stoffe in der Solvolyse
Methanol + Wasser + Glykol
Wann wird die thermische Spaltung genutzt?
PE, PP, PS, PVC
Thermische Verfahren: Pyrolyse
Die Pyrolyse bzw. pyrolytische Zersetzung‚ ist eine
thermo-chemische Spaltung organischer Verbindungen,
wobei durch hohe Temperaturen (200 – 900 °C) ein
Bindungsbruch innerhalb großer Moleküle in kleinere
erzwungen wird.
Kunststoff-Pyrolyse (selten genutzt)
Bei der Kunststoff-Pyrolyse werden bei
Temperaturen zwischen 400 und 800 °C unter
Sauerstoffausschluss (Luftausschluss) Kunststoffe zersetzt.
Kunststoff wird nicht verbrannt, sondern in
petrochemische Stoffe zerlegt, wie sie auch aus Rohöl
gewonnen werden können.
Es entstehen dabei Pyrolyseöl (ca. 40-60 Prozent) sowie Koks
(ca. 5-10 Prozent)und Gas (ca. 30-50 Prozent).
Vorteile Pyrolyse
Vorteil:
Produkte: Kohlenwasserstoffe wie Wachse oder Öle bis hin zu
Benzinen
die Pyrolyse hat gegenüber der Verbrennung einen zusätzlichen
Vorteil:
die Rauchgase werden um einen Faktor 5 bis 20 reduziert,
gefährliche Substanzen verbleiben im koksartigen Rückstand.
Nachteile Pyrolyse
Die Erzeugung der Produkte ist aber auf der Basis von
Rohöldestillaten deutlich einfacher und kostengünstiger,
sodass die Pyrolyse von Kunststoffabfällen bisher technisch kaum
genutzt wird
Thermolyse Verfahren
Bei dem Verfahren wird der Kunststoffabfall nur vorsortiert und auf eine definierte Größe zerkleinert. Das ist die Basis für diesen hoch automatisierten Prozess. Unterschiedliche Kunststoffarten werden zu wertvollem Produktölen gewandelt, ohne dass dabei CO₂ entsteht
Wird zunehmend angefragt
Thermolyse Result
Hochwertiger Rohstoff als Resultat In diesem Thermolyseprozess bleibt die chemische Energie des Plastikabfalls zu 90 % erhalten, denn das Ergebnis ist hochwertiges, schwefelarmes Produktöl
Thermische Verfahren: Hydrierung
allgemein die Umwandlung chem. Stoffe
durch Addition von Wasserstoff
Hydrierung ist ein technisch und wirtschaftlich aufwändiges
Verfahren.
Thermisches Cracken
Teil der Hydrierung. Beim thermischen Cracken handelt es sich um das einfachste und älteste Konversionsverfahren. Dabei werden die langkettigen Anteile des Rohöls durch kurzzeitiges Überhitzen (unter Druck) gespalten. Hohe Temperaturen versetzten Moleküle in Schwingungen. Bei genügend hoher Temperatur sind die Schwingungen so stark, dass die C-C-Bindungen zerbrechen. Bei den Molekülen des Erdöls beginnt dieser Spaltungsprozess ab etwa 370 °C in den Röhren des so genannten Spaltofens.
Hydrierung Verfahren Erfolg / Marktverbreitung
Das Verfahren wurde
im Pilotmaßstab erfolgreich betrieben. Die industrielle
Umsetzung scheiterte jedoch daran, dass die Auslastung mit
entsprechenden Abfallmengen durch das DSD nicht garantiert
werden konnte.
Welche Kunststoffe können beider Hydrierung eingesetzt werden?
Die Hydrierung ist nicht auf die Verwertung von Verpackungskunststoffen beschränkt. Vielmehr können nahezu alle Kunststoffe aus sonstigen Bereichen wie Automobilbau, Baustoffsektor und Gebrauchsgüterbereich nach entsprechender Vorbehandlung wie Shreddern, Mahlen und Waschen eingesetzt werden
Thermische Verfahren: Synthesegas- und Methanolerzeugung
Der Kunststoffmüll wird zusammen mit anderen
Abfällen und Braunkohle unter Zugabe von Sauerstoff,
Wasserdampf und unter Druck bei einer Temperatur
von 800°C bis 1300°C zu Synthesegas vergast.
Dieses Gemisch aus CO, CO2, H2 und CH4 wird
gequencht und nach Reinigung in einer
Niederdrucksynthese am Kupferkatalysator zu ca. 60%
in Methanol umgewandelt.
Der Rest wird zur Stromerzeugung genutzt.
Thermische Verfahren: Synthesegas
Funktionsschema des Schachtreaktors:
- Eingangsmaterial wird mit Kalk gemischt, bevor es in die heißen
Reaktorzonen gelangt. - Material wird durch Schwerkraft gefördert und durch einen Drehteller
Austrag gesteuert. - Nach der Vergasung in den oberen Zonen wandert der übrige
Pyrolysekoks in die Brennzone und liefert Energie für den Prozess. - In der Kühlzone wird der Kalk durch Luft und Wasser heruntergekühlt.
- Synthesegas wird am oberen Reaktorkopf abgesaugt und Schadstoffe
bleiben an den Feinkalk gebunden. - Schadstoffe werden mit Feinkalk und Asche ausgesiebt
- Grobkalk wird in den Prozess zurückgeführt.
Rohstoffliche Verwertung
Chemischen Depolymerisation oder
Solvolytischen / Chemolysen - Verfahren
Kondensationspolymere, wie PET, PA oder PUR lassen sich
durch spezielle Lösungsverfahren oder
Solvolysen/Chemolysen mit Wasser oder Alkoholen
unter relativ milden Reaktionsbedingungen in eine oder
mehrere ihrer Ausgangskomponenten zerlegen. Je nach
eingesetztem Spaltungsagens, spricht man von
Hydrolyse, Alkoholyse , Aminolyse, Methanolyse und
Glycolyse
Solvolytische Verfahren: Hydrolyse
Die Hydrolyse ist die Spaltung einer chemischen Verbindung
durch Reaktion mit Wasser. Dabei wird (formal) ein
Wasserstoffatom an das eine „Spaltstück“ abgegeben, der
verbleibende Hydroxylrest an das andere Spaltstück gebunden.
z. Bsp.: Solvolytisches Recycling von
Polyethylenterephthalat (PET)
durch Hydrolyse, Acidolyse, Aminolyse oder
Alkoholyse
Alkoholyse
Die Alkoholyse ist die Spaltung einer chemischen Verbindung durch Reaktion mit einem Alkohol. Hierbei
kann es sich um einen einwertigen Alkohol z. Bsp. Methanol oder um einen zweiwertigen Alkohol , auch
als Glycole oder Glykole Dialkohole (zweiwertige Alkohole) bezeichnet,
Dabei wird formal ein Wasserstoffatom an das eine “Spaltstück” abgegeben, das verbleibende Alkoholat
wird an das andere Spaltstück gebunden. Die Alkoholyse fällt unter den Oberbegriff „Solvolyse“ .
Vorteile Rohstoff Recycling
Viele Verfahren zum Rohstoff-Recycling sind universelle
Methoden,
− die sich prinzipiell zur Verwertung von Altkunststoffen aus dem
Verpackungs-, Automobil- und Elektro-/Elektronikbereich
eignen.
− Vermischte und verschmutzte Altkunststoffe können problemlos
verwertet werden.
− Wenn das Synthesegas als Reduktionsagens oder für chemische
Synthesen verwendet wird, handelt es sich um eine stoffliche
Verwertung, hohe Recyclingquoten werden so erreicht.
− Dank stofflicher Verwertung in der SVZ und im Hochofen
werden in Deutschland für Verpackungskunststoffe aus dem
DSD-Bereich Recyclingquoten von über 60 % erreicht.
− Wertvolle Primärressourcen fossiler Rohstoffe werden geschont.
− Die Sortierung und Reinigung ist weniger aufwändig als bei
werkstofflichen Verfahren
− Dadurch wird eine kostengünstigere Sammlung mit hohem
Komprimierungsgrad möglich.
− Über die Gesamtkette betrachtet ist so eine kostengünstige
Verwertung realisierbar.
− Aufnahmefähige Märkte stehen zur Verfügung.
