Katalytické zhodnocovanie
Katalytické zhodnocovanie medzi súčasnými recyklačnými procesmi je jednou z najmodernejších a najekologickejších technológii, ktorá rieši problém likvidácie nepotrebného plastového odpadu. Na konci recyklačného procesu rozloží plasty na ich pôvodné ropné materiály. Ide o reálnu existenciu technológie, ktorá v dnešnej dobe produkuje v priemyselnej miere druhotné palivá z odpadových plastov. [1]

Tematické zdroje a metodológia spracovania
Jedinou surovinou na spracovanie metodológiou katalytickej depolymerizácie je polyolefínová plastová hmota, t. j. polyetylén (PE) a polypropylén (PP), ktoré môžu byť aj znečistene olejovými výrobkami, prípadne ináč kontaminované. [1] Slovenská asociácia petrolejárskeho priemyslu a obchodu definuje katalytickú depolymerizáciu ako získavanie uhľovodíkov z odpadov, najmä z polymérov, vyrábaných polymerizačnými (nie polykondenzačnými a polyadičnými) reakciami, teda napríklad z odpadového polyetylénu či polypropylénu. [3]
Princípom technológie je katalytická polymérna degradácia, ktorá sa uskutočňuje v uzavretom reaktore za stredne vysokých teplôt, bez prístupu vzduchu a pri normálnom atmosférickom tlaku. Dávkovaná zmes plastov vo vnútri reaktora pri teplote 390 – 420 °C a bez prístupu vzduchu depolymerizuje, teda štiepi na nižšie uhľovodíkové reťazce.
Depolymerizácia sa uskutočňuje za prítomnosti katalyzátora. Plastické hmoty pri pridaní katalyzátora získavajú elastickosť už pri 200 °C. Výhodou katalytického procesu depolymerizácie pri nižších pracovných teplotách je aj nižšia spotreba plynných palív na ohrev. Katalyzátor je do reaktorov pridávaný kontinuálne, čím je zabezpečená jeho nepretržitá a stabilná aktivita a tým aj vyrovnané pracovné, t. j. teplotné podmienky s priaznivým vplyvom na rovnomernú kvalitu produktu. Depolymerizáciou vyššie popísaným spôsobom vznikajú z týchto materiálov prevažne kvapalné depolymerizačné produkty – krakáty, ktoré majú v závislosti od podmienok rozkladného procesu, a to najmä v závislosti od výšky rozkladnej teploty, olejovitý, voskový, prípadne dieselový charakter.

* * * * *
„Nedochádza pritom k horeniu, takže technológia neprodukuje škodlivé emisie a nemá negatívny vplyv na životné prostredie, ako to môže byť pri spaľovaní odpadov. Tento proces nie je možné v žiadnom prípade označiť ako spaľovanie odpadov.“
* * * * *

Tieto vznikajúce produkty majú podobné frakčné zloženie ako tie, ktoré sú vyrábané primárne z ropy. Zostávajúca časť po depolymerizácii je voda a tuhý zvyšok vo forme cudzorodých zvyškov z pôvodnej odpadovej plastovej suroviny, v podobe napríklad kovových častí, skla, kameňov, zeminy a iných mechanických nečistôt.
Vznikajúce kvapalné a plynné podiely neobsahujú významnejšie množstvo halogénov, síry, dusíka alebo kovov, nakoľko ich neobsahuje ani pôvodná surovina. Preto sú z hľadiska chemického zloženia v plynnom podiele prakticky len uhľovodíky C1 až C5 a výstupným produktom celej technológie je zmes kvapalných zlúčením uhlíka a vodíka v hmotnostnom pomere 86: 14 %, ktoré sú štruktúrne prevažne nenasýtenými uhľovodíkmi bez významnejšieho obsahu aromatických zlúčenín. Ide o olejovitú kvapalinu s obsahom uhlíkových reťazcov s dĺžkou C6-C34. Nedochádza pritom k horeniu, takže technológia neprodukuje škodlivé emisie a nemá negatívny vplyv na životné prostredie, ako to môže byť pri spaľovaní odpadov. Tento proces nie je možné v žiadnom prípade označiť ako spaľovanie odpadov. Pri horení, čiže oxidácii, totiž dochádza k priamemu kontaktu plameňa s reakčnou zmesou, a to sa v tomto prípade nedeje!

Vstupné suroviny – plastový odpad
Polyetylén (-CH2-CH2-)n – priemyselné označenie (PE)
• high density PE – označované ako HDPE – vysokohustotný, číselný kód 02 (puzdrá na filmy do fotoaparátov, umelohmotné nádoby (z kefírov, jogurtov, tvarohu), obaly z čistiacich prostriedkov (napr. obaly zo šampónov, sprchových gélov, tekutých mydiel, vrchnáky na plastové fľaše),
• low density PE – označované ako LDPE – nízkohustotný, číselný kód 04 (fólia na mäkké potravinárske obaly, nákupné tašky, vrecia na odpadky),
• linear low density PE – označované ako lineárny nízkohustotný LLDPE.
Polypropylén (-CH2-CH(CH3)-)n – priemyselné označenie (PP), číselný kód 05:

• ataktický, • izotaktický, • syndiotaktický.

* * * * *
Plasty využívané ako surovina v procese katalytického rozkladu musia spĺňať štyri požiadavky
• vlhkosť suroviny – max. 5 % hmotnosti surovinovej náplne,
• minerálne znečistenie (piesok, prach, sklo, drobné kovové prvky) – max. 5 % hmotnosti surovinovej náplne,
• obsah mäkkých fólií v surovinovej náplni – min. 30 % ,
• povoľuje sa maximálne množstvo drveného plastového odpadu najviac 30 % zo surovinovej náplne. [1]
* * * * *

Použitý technologický proces umožňuje spracovanie plastov rôznej farby, s potlačou a aj s hliníkovým naprašovaním. Pomer zmesi polypropylénu s polyetylénom nie je limitovaný. Odporúčajú sa plasty s plochou, ktorej rozmery nepresahujú 100x100 cm. Všetky nečistoty, vrátane vody, ktoré významne znižujú výrobnú schopnosť zariadenia a maximálne celkové znečistenie vstupnej suroviny, nesmú prekročiť 10 % celkovej hmotnosti surovinovej náplne vrátane max. 5 % vody. Dodávateľom vstupnej suroviny pochádzajúcej zo separácie komunálneho odpadu sú spoločnosti, ktoré realizujú zber odpadových plastov a komunálneho odpadu. Tieto spoločnosti prevádzkujú strediská na triedenie komunálneho odpadu, kde dochádza k separácii jednotlivých zložiek komunálneho odpadu. V týchto triediacich strediskách sú oddelené plasty využiteľné pre navrhovanú činnosť (PE, PP). Kvalita triedenia, a teda aj kvalita dodávanej vstupnej suroviny pre technológiu, je súčasťou zmluvných podmienok. [1]

Tab. 1: Základné údaje PWR, a. s. [3]

Spoločnosť PWR a produkty
Spoločnosť PWR – Plastic Waste Recycling, a. s., sa zaoberá výrobou palív a plynových olejov, ktoré sú vyrábané zhodnocovaním plastových odpadov procesom termokatalytickej depolymerizácie polyolefínu, čiže rozkladom dlhých reťazcov plastových materiálov na fluidnú zmes nasýtených uhľovodíkov. [2]

Obr. 1: Nízkosírny ľahký vykurovací olej	Obr. 2: Nízkosírny ľahký vykurovací olej rafinovaný

Produkty
Katalytická široká frakcia pre rafinérie s nízkym obsahom síry používaná aj ako mazut (NK č.: 27 10 19 99 CAS: 68131-05-5). Zvyčajne používané označenia pre produkt sú uhľovodíkové oleje – procesné zmesky nešpecifikované. Bežnou aplikáciou je ďalšie spracovanie v rafinériách. [2]
Nízkosírny ľahký vykurovací olej (NK č.: 27 10 1962), je horľavá kvapalina s nízkou viskozitou s výhrevnosťou 42,83 MJ/kg. Bežnou aplikáciou je vyhrievanie väčších objektov v stavebníctve, poľnohospodárstve a v sektore služieb. [2]
Katalytická frakcia ťažká, používaná ako nízkosírne druhotné palivo do kgj a iných motorov – vykurovací olej do horákov (NK č.: 27 10 19 43 CAS: 64742-91-2). Zvyčajne používané označenia sú destiláty (ropné), parou krakované, krakovaný petrolej. Ľahký vykurovací olej, použiteľný ako palivo do motorov na výrobu elektrickej energie, vykurovanie, alebo na ďalšie spracovanie v rafinériách. [2]
Katalytická frakcia ľahká, používaná ako technický benzín (NK č.: 27 10 12 90 CAS: 68476-46-0). Zvyčajne používané označenia sú uhľovodíky C3-11, destiláty z produktov katalytického krakovania, katalytický krakovaný benzín s nízkou teplotou varu, prípadne čistiaci benzín.
Výstupný produkt je katalytická frakcia ťažká – druhotné palivo nafta v mesačnom objeme cca 500 T, ktorá frakčným zložením zodpovedá ľahkému vykurovaciemu oleju, dieselovému palivu (motorovej nafte), to znamená surovinám, ktoré je možné ďalej spracovávať v petrochemickom a rafinérskom priemysle ako hodnotnú surovinu, alebo sa môže priamo použiť na spaľovanie v motoroch pri výrobe tepla a elektrickej energie, ako palivo do kogeneračných jednotiek. Tým istým procesom sa vyrába aj ľahký vykurovací olej, NK č.: 27 10 19 62, čo je horľavá kvapalina s nízkou viskozitou s výhrevnosťou 42,83 MJ/kg. Bežným použitím je vykurovanie väčších objektov, skleníkov, v stavebníctve, poľnohospodárstve a v sektore služieb. Ďalej je to katalytická frakcia ľahká, NK č.: 27 10 12 90, čo sú uhľovodíky C3-11, destiláty z produktov katalytického krakovania, katalytický krakovaný benzín s nízkou teplotou varu, prípadne čistiaci benzín a tretí produkt je mazut, prípadne označovaný aj ako TTO – ťažký vykurovací olej, katalytická frakcia široká, NK č.: 27 10 19 99, používaný na spaľovanie, prípadne ako surovina na ďalšie spracovanie v rafinériách. Výhodou spracovania touto technológiou je možnosť spracovania plastov, ktoré sú znečistené olejmi, ropnými produktmi alebo inými aj čiastočne toxickými látkami, alebo spracovanie a zhodnocovanie odpadových fólií, ktoré sú odpadom z technologických alebo logistických procesov, ktoré sú znečistené iným materiálom, alebo procesom tak, že nie sú vhodné na spracovanie granuláciou alebo iným spôsobom recyklácie. [1]

Obr. 3: Produkty PWR, a. s. [2]

TEXT/FOTO Ing. Peter Hajaš, PhD., PWR – Plastic Waste Recycling

Literatúra:
[1] Ing. Peter Hajaš, PhD., Interný zdroj riešeného podniku (2019), PWR – Plastic Waste Recycling, a. s., Mikušovská cesta 5454, 984 01 Lučenec, Slovakia
[2] PWR – Plastic Waste Recycling, a. s., Lučenec, Slovakia. [online].
[cit. 2019-01-10]. Dostupné na internete: [http://www.pwr.sk], 2019
[3] Prehľad problematických požiadaviek na kvalitu druhotného paliva z pyrolýznych technológií. Juraj MUSIL, Emília HRONCOVÁ, Juraj LADOMERSKÝ, Fakulta prírodných vied. Univerzita Mateja Bela v Banskej Bystrici.
Tajovského 40, 974 01 Banská Bystrica, Slovensko. 6. marec 2018
[4] SAPPO – Slovenská asociácia petrolejárskeho priemyslu a obchodu, Bratislava, Slovakia. [online]. [cit. 2019-01-10]. Dostupné na internete:
[http://www.sappo.sk], 2019
[5] Conversion of waste plastics into low-emissive hydrocarbon fuels through catalytic depolymerization in a new laboratory scale batch reactor, P. Senthil Kumar, M. Bharathikumar, C. Prabhakaran, S. Vijayan. [online]. [cit. 2019-14-10]. Dostupné na internete: [https://link.springer.com/article/10.1007/s40095-015-0167-z], 2015